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01DSP简介
提到DSP，作为电子专业的学生，大部分第一时间想到的是DSP芯片，DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。
实际上，DSP的全称是数字信号处理(DigitalSignalProcessing，简称DSP)。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛DSP技术图解的应用。
如下面ARM官方描述的，ARM处理器是支持DSP的。
主要是在cortex-R和Cortex-M内核支持。
Arm 的数字信号控制器Cortex-M4、Cortex-M7、Cortex-M33、Cortex-M35P和Cortex-M55处理器满足了对高性能通用代码处理以及数字信号处理应用的需求。
向Thumb 指令集添加DSP 扩展和可选浮点单元(FPU)，旨在提高数值算法的性能。此外，它们提供了直接在 Cortex-M处理器上执行信号处理操作的机会，同时保持Cortex-M程序员模型的易用性。
02IAR中DSP Libary的使用
ArmCortex-M3 /M4处理器提供信号处理指令，例如SIMD(单指令多数据)。特别是Cortex-M4专为DSP应用而设计，它支持高级SIMD，MAC(乘法和累加)指令。此外，Cortex-M4F器件具有FPU(浮点单元)，用于处理浮点计算。
有几种方法可以使用这些指令，例如使用汇编程序例程或内部函数，但最实用的方法之一是使用ArmCortex微控制器软件接口标准(CMSIS)DSP库。CMSIS-DSP库专为Cortex-M处理器而设计，它为数字信号处理提供优化的功能，如矩阵函数，统计函数，高级数学函数等。
IAREmbedded Workbench forArm中提供了预构建的CMSIS-DSP库及其源代码，在本文中，我们将了解如何将CMSIS-DSP库与IAREmbedded Workbench for Arm一起使用以及如何改进性能。
Configuringthe CMSIS-DSP library
配置CMSIS-DSP库
让我们看看如何调用CMSIS-DSP功能及其性能。这里我们将使用sqrt(平方根)函数并与标准数学函数进行比较：
- //#define DSP_Lib
- #ifdef DSP_Lib
- #include <arm_math.h>
- #endif
- #include <math.h>
- #include <stdio.h>
- int main()
- {
- #ifdef DSP_Lib
- float32_t f_input_cmsis_dsp = 2;
- float32_t f_result_cmsis_dsp;
- #endif
- float f_input = 2;
- float f_result;
- #ifdef DSP_Lib
- /* Using CMSIS-DSP library */
- arm_sqrt_f32(f_input_cmsis_dsp,&f_result_cmsis_dsp);
- printf("f1: %f\n",f_result_cmsis_dsp);
- #endif
- /* Standard math function */
- f_result = sqrt(f_input);
- printf("f2: %f\n",f_result);
- return 0;
- }
结果如下
- f1: 1.414214
- f2: 1.414214
接下来，让我们来看看性能。
IAREmbedded Workbench中的CYCLECOUNTER寄存器可用于检查正在运行的代码所消耗的周期数。在检查上次执行的C/ C ++源代码或汇编程序步骤期间的循环次数时，CCSTEP寄存器非常方便有用。
设置断点并记下sqrt函数的CCSTEP值：
在这种情况下，CMSIS-DSPsqrt功能比标准数学函数快10倍以上。
- arm_sqrt_f32 : 52 cycles
- sqrt : 752 cycles
从这个简单的例子中，我们可以看到CMSIS-DSP非常易于使用，并且显着提高了性能。
