文章目录

• 嵌入式程序组件
• • 状态机
  • 循环缓冲区和面向流的程序设计
  • • FIR滤波器
    • • C编写的数字滤波器
    • II型IIR 滤波器
  • 队列和生产者 / 消费者系统
• 程序的模型
• • 数据流图（DFG，Data flow graph）
  • 控制/数据流图(CDFG)
• 汇编、连接和装载
• • 汇编程序
  • 连接
  • 装载
  • 目标代码设计
• 编译技术
• • 编译一个算术表达式
  • 为一个条件结构创建代码
  • 数据结构
  • 编译器优化
  • • 表达式简化
    • 过程内联
    • 循环的转换
    • • 循环展开
    • 循环合并（loop fusion）
    • 循环分块（loop tiling）
  • 死代码删除
  • 寄存器的分配
  • 操作调度（operator scheduling）
  • 预约表（reservation table）
  • 软件流水（software pipelining）
  • 模板匹配（template matching）

嵌入式程序组件

考虑三种广泛应用于嵌入式软件的结构或组件的代码，这三种结构或组件分别是：状态机，循环缓冲器，队列。

状态机

• 状态机通过状态来表示系统的内部特性，
• 应用:
  • 面向控制的代码;
  • 响应式系统;
  • 非周期性采样作为输入

C语言实现的一个软件状态机——座位安全带控制器

• 需求：有人坐到座椅上，在规定时间内若没有系好安全带，就启动蜂鸣器。
• 输入：
  • seat: 是否有人坐；
  • belt: 是否系安全带；
  • timer: 定长计时器；
• 输出：蜂鸣器。
• 状态：state: 机器当前状态

C语言实现的循环缓冲区

• 变量pos保存当前采样位置，向缓冲区添加值时，变量位置移动

• pos指向数组末尾时返回0。

• 为了使第一个数据元素进入circ[0]，设置pos指到数组末尾，再添加第一个元素前，它的值会变为0。

FIR滤波器

用循环缓冲区保存x值

缓冲区头部从高值向低值移动

b值不变：使用标准数组来保存

• 改变 circ_init() 函数初始化 pos = 0 。circ_get() 函数不需要改变
• FIR滤波器函数代码如下：

II型IIR 滤波器

• p1,p2是两个算法处理块
• 数据从单行缓存区的队列中发送到处理块中
• 数据q12是p1产生的数据，p2消费的数据

程序的模型

• 源代码不是一种很好的表示形式
  • 源代码多样性：C语言、汇编语言
  • 有很多隐含的信息
• 基本程序模型：控制/数据流图（CDFG）

数据流图（DFG，Data flow graph）

• 数据流图是
• 基本语句块：
  • 无条件代码段
  • 只有一个入口和出口
• 可操作的最大序列

• 数据流图在基本语句块中定义了操作的部分顺序

• 数据流节点：一个完整的表示基本语句块的数据流图

  • 封装一个数据流图
  • 在节点中完成写操作
    

CDFG是一种，可以对一个数据流CDFG进行扩展来展现完整的数据流图

• CDFG例子：选择分支

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