01 DSP简介
1 u( `, Z& r  Q' x% z  l3 Z2 S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。
. y# ?' i+ @/ G' P* y0 p0 U, O( o
& d! D# V! ~2 S
% r, }" W8 ?+ f/ ]( _6 R* F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。


4 f$ l9 z  {7 x) E$ w+ x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。

0 k# F; ]. ?  I) F' G$ v, \02 IAR中DSP Libary的使用

9 G. K0 Q+ c/ g
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。
3 I0 B: y# Q5 D* K$ h
8 i5 N$ S5 U* _  Z" B
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。

2 U  E. z8 a3 j, U9 `8 `
Configuringthe CMSIS-DSP library

9 W/ F/ V2 n8 P
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：

1. 
   
2. //#define DSP_Lib
   
3. 
   % y9 R+ g4 Y: u' w. c
4. #ifdef DSP_Lib
   
5. #include <arm_math.h>
   
6. #endif
   
7. 
   ! K5 t" a* F% k
8. #include <math.h>
   3 v$ y( G) s! b4 W1 ^2 n
9. #include <stdio.h>
   
10. int main()
    $ X  _5 T  m. j) _- D1 p
11. {
    $ l- W! P6 M* H7 ~, b5 n- s
12. #ifdef DSP_Lib
    # m8 s9 X) v" G7 z# W$ j, C
13.   float32_t f_input_cmsis_dsp = 2;
    + h0 C' {1 q. J/ G7 a
14.   float32_t f_result_cmsis_dsp;
    
15. #endif
    - E; w. N2 s- y
16.   
    - O) v9 X$ I3 C
17.   float f_input = 2;
    
18.   float f_result;
    . v+ X: a, {" v3 p" A) o' r% }
19.   
    
20. 
    9 o$ u: u, r! Z+ H' O$ O( |5 k' a
21. #ifdef DSP_Lib
    % {, c9 {; V; r
22.   /* Using CMSIS-DSP library */
    
23.   arm_sqrt_f32(f_input_cmsis_dsp,&f_result_cmsis_dsp);
    + S! g1 J" h* j6 ?
24.   printf("f1: %f\n",f_result_cmsis_dsp);
    
25. #endif
    
26.   
    3 ~! w3 Y' ^; H. E  c, z
27.   /* Standard math function */
    
28.   f_result = sqrt(f_input);
    * a& T: F7 J" U* ~+ S
29.   printf("f2: %f\n",f_result);
    
30.   
    & }, T7 b9 s3 v* H& c
31.   return 0;
    
32. }

复制代码

结果如下
: u. ?/ R# t2 i: Q& I- k6 L

1. f1: 1.414214
   5 k4 s4 N8 k! H* _$ u: M! K
2. f2: 1.414214

复制代码

接下来，让我们来看看性能。
9 C3 }4 i6 m( ?/ B3 y. V

! j  G6 n2 b/ o+ \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。
, h2 T+ c  [, Z/ z

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。
9 z+ J6 c0 }, g) O

1. arm_sqrt_f32 :    52 cycles
   5 q) n  j9 b/ j$ V
2. sqrt :            752 cycles

复制代码

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。
% T; g# O6 m; S6 _