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采用MAXQ2000进行音频滤波,http://www.5idzw.com
性能该应用处理单声道16位音频数据并产生8kHz输出，还没有完全发挥微控制器的能力。由于使用汇编语言编写滤波器，可用一个表达式方便算出用于计算长度为N的FIR滤波器所需的周期数。然后还可使用该表达式计算出采用前面所列算法的最大滤波速率。
可将用于产生音频采样的功能分成3部分：初始化、滤波器计算循环以及结果修正。在该例中，初始化需要38个周期，滤波器计算中每个滤波器参数需要17个周期，结果修正需要9 + (6 x S)个周期，其中S是移位数。通常，移位数为12，则结果修正为81个周期。因此，需要119 + (17 x N)个周期产生一个滤波输出结果。20MHz时，MAXQ2000可以运行近11kHz的100抽头滤波器，这已经是相当好的语音质量。
现在回到前面重新分析应用程序以进一步进行简化。我们将主要针对滤波器循环，因为此处占用了多数周期，并且最烦琐。
还可以对循环代码进行几处关键改进以提高效率。注意，我们采用了预先录制并存储在代码区的音频采样。由于MAXQ采用哈佛体系结构，因此查找代码空间比查找数据空间需要更多的时间。称为UROM_MOVEDP1INC和UROM_MOVEDP0DEC的函数每个执行需要5个周期(LCALL为2周期，函数内部为3周期)。如果滤波器存储在RAM中并处理存储在RAM中的实时输入数据，则每个只需两周期(一个周期选择指针，一个周期读)。如果将RAM中的256个字用于滤波器，可用BP[Offs]实现一个环形缓冲区来存储输入数据。这些改动可将循环时间由17个周期缩短为11个。这样的滤波器循环为下所示(在注释中首先列出所需周期数)：
现在回到前面的方程中。新方程保守估计开销占用40个周期，每个循环迭代占5周期。采用与前面相同的100抽头滤波器，MAXQ2000能够处理16位、37kHz单声道音频数据，如表1所示。
表1. FIR滤波器最大采样速率(20MHz MAXQ2000，循环) Filter Length (Taps) Max Rate (Hz) 50 68965.51724 100 37037.03704 150 25316.4557 200 19230.76923 250 15503.87597 300 12987.01299 350 11173.18436
对于需要更高采样率的应用、可牺牲代码空间进一步提高性能。可以“内嵌”滤波器参数，不再需要选择有效指针和循环(该技术也称为循环展开)。这种改变的代价是增加代码空间，以前需要100个字来存储一个100个点的滤波器；现在，则需要300个字来存储(每个参数移动为2个字，每个数据移动为1个字)。在16k字的器件中，相对于性能的提高，这种代价可忽略。新代码形式如下：
性能该应用处理单声道16位音频数据并产生8kHz输出，还没有完全发挥微控制器的能力。由于使用汇编语言编写滤波器，可用一个表达式方便算出用于计算长度为N的FIR滤波器所需的周期数。然后还可使用该表达式计算出采用前面所列算法的最大滤波速率。
可将用于产生音频采样的功能分成3部分：初始化、滤波器计算循环以及结果修正。在该例中，初始化需要38个周期，滤波器计算中每个滤波器参数需要17个周期，结果修正需要9 + (6 x S)个周期，其中S是移位数。通常，移位数为12，则结果修正为81个周期。因此，需要119 + (17 x N)个周期产生一个滤波输出结果。20MHz时，MAXQ2000可以运行近11kHz的100抽头滤波器，这已经是相当好的语音质量。
现在回到前面重新分析应用程序以进一步进行简化。我们将主要针对滤波器循环，因为此处占用了多数周期，并且最烦琐。
还可以对循环代码进行几处关键改进以提高效率。注意，我们采用了预先录制并存储在代码区的音频采样。由于MAXQ采用哈佛体系结构，因此查找代码空间比查找数据空间需要更多的时间。称为UROM_MOVEDP1INC和UROM_MOVEDP0DEC的函数每个执行需要5个周期(LCALL为2周期，函数内部为3周期)。如果滤波器存储在RAM中并处理存储在RAM中的实时输入数据，则每个只需两周期(一个周期选择指针，一个周期读)。如果将RAM中的256个字用于滤波器，可用BP[Offs]实现一个环形缓冲区来存储输入数据。这些改动可将循环时间由17个周期缩短为11个。这样的滤波器循环为下所示(在注释中首先列出所需周期数)：
zeroes_filterloop:
move A[0], DP[0] ; 1, let's see if we are out of data
cmp #W:rawaudiodata ; 2, compare to the start of the audio data
move DP[1], DP[1] ; 1, select DP[1] as our active pointer
move GR, @DP[1]++ ; 1, get next filter coefficient
move MA, GR ; 1, multiply filter coefficient...
move BP, BP ; 1, select BP[Offs] as our active pointer
move GR, @BP[Offs--] ; 1, get next filter data
move MB, GR ; 1, multiply audio sample...
jump e, zeroes_outofdata ; 1, stop if at the start of the audio data
djnz LC[0], zeroes_filterloop ; 1
将滤波器及输入数据装入RAM后还可以利用MAXQ体系结构的另一特点。MAXQ指令集高度不相关，在任何操作中，对采用何种源几乎没有限制。因此，可不将滤波器数据和输入数据读入GR，而是直接写入MAC寄存器。这样可使循环降至9个周期。 zeroes_filterloop:
move A[0], DP[0] ; 1, let's see if we are out of data
cmp #W:rawaudiodata ; 2, compare to the start of the audio data
move DP[1], DP[1] ; 1, select DP[1] as our active pointer
move MA, @DP[1]++ ; 1, multiply next filter coefficient
move BP, BP ; 1, select BP[Offs] as our active pointer
move MB, @BP[Offs--] ; 1, multiply next filter data
jump e, zeroes_outofdata ; 1, stop if at the start of the audio data
djnz LC[0], zeroes_filterloop ; 1
最后的修改可极大改进该代码。每次循环时，比较当前数据指针和音频输入数据起始位置，以查看是否越界(MOVE A[0], DP[0]语句，CMP比较语句以及JUMP E语句)。如果设置初始音频数据(现在正在读取的、BP[Offs]指向的环形缓冲)为全零，则可以省略这些检查。与后面的几千次采样每次节省4周期相比，RAM初始化为全零的时间可忽略，新的循环代码缩减至5个周期。 zeroes_filterloop:
move DP[1], DP[1] ; 1, select DP[1] as our active pointer
move MA, @DP[1]++ ; 1, multiply next filter coefficient
move BP, BP ; 1, select BP[Offs] as our active pointer
move MB, @BP[Offs--] ; 1, multiply next filter data
djnz LC[0], zeroes_filterloop ; 1
在回到性能方程之前，先查看一下结果计算。看起来当前并不需要移位48位结果。 move A[2], MC2 ; get MAC result HIGH
move A[1], MC1 ; get MAC result MID
move A[0], MC0 ; get MAC result LOW
move APC, #0C2h ; clear AP, roll modulo 4, auto-dec AP
shift_loop:
;
; Because we use fixed point precision, we need to shift to get a real
; sample value. This is not as efficient as it could be. If we had a
; dedicated filter, we might make use of the shift-by-2 and shift-by-4
; instructions available on MAXQ.
;
move AP, #2 ; select HIGH MAC result
move c, #0 ; clear carry
rrc ; shift HIGH MAC result
rrc ; shift MID MAC result
rrc ; shift LOW MAC result
djnz LC[1], shift_loop ; shift to get result in A[0]
move APC, #0 ; restore accumulator normalcy
move AP, #0 ; use accumulator 0
一个可能的方法是再次采用MAC。不采取右移12位(或0和16间的任一数值)，而是向左移16减去该值的位数(如左移4位)。这会使结果处于MAC寄存器16位字的中间。注意，左移的实际结果是乘以2的若干次幂(假如开始准备右移12位时，为16)。 ;
; don't care about high word, since we shift left and take the
; middle word.
;
move A[1], MC1 ; 1, get MAC result MID
move A[0], MC0 ; 1, get MAC result LOW
move MCNT, #20h ; 1, clear the MAC, multiply mode only
move AP, #0 ; 1, use accumulator 0
and #0F000h ; 2, only want the top 4 bits
move MA, A[0] ; 1, lower word first
move MB, #10h ; 1, multiply by 2^4
move A[0], MC1R ; 1, get the high word, only lowest 4 bits significant
move MA, A[1] ; 1, now the upper word, we want lowest 12 bits
move MB, #10h ; 1, multiply by 2^4
or MC1R ; 1, combine the previous result and this one
;
; result is in A[0]
;
这将花费12个周期进行结果计算，而不是9 ＋ (6 x S)个周期。现在回到前面的方程中。新方程保守估计开销占用40个周期，每个循环迭代占5周期。采用与前面相同的100抽头滤波器，MAXQ2000能够处理16位、37kHz单声道音频数据，如表1所示。
表1. FIR滤波器最大采样速率(20MHz MAXQ2000，循环) Filter Length (Taps) Max Rate (Hz) 50 68965.51724 100 37037.03704 150 25316.4557 200 19230.76923 250 15503.87597 300 12987.01299 350 11173.18436
对于需要更高采样率的应用、可牺牲代码空间进一步提高性能。可以“内嵌”滤波器参数，不再需要选择有效指针和循环(该技术也称为循环展开)。这种改变的代价是增加代码空间，以前需要100个字来存储一个100个点的滤波器；现在，则需要300个字来存储(每个参数移动为2个字，每个数据移动为1个字)。在16k字的器件中，相对于性能的提高，这种代价可忽略。新代码形式如下：
move BP, BP ; select BP[Offs] as our active pointer
zeroes_filtertop:
move MA, #FILTERCOEFF_0 ; 2, multiply next filter coefficient
move MB, @BP[Offs--] ; 1, multiply next filter data
move MA, #FILTERCOEFF_1 ; 2, multiply next filter coefficient
move MB, @BP[Offs--] ; 1, multiply next filter data
move MA, #FILTERCOEFF_2 ; 2, multiply next filter coefficient
move MB, @BP[Offs--] ; 1, multiply next filter data
. . .
move MA, #FILTERCOEFF_N ; 2, multiply next filter coefficient
move MB, @BP[Offs--] ; 1, multiply next filter data
;
; filter calculation complete
;
，采用MAXQ2000进行音频滤波