Microchip官方針對數(shù)字環(huán)路控制的應(yīng)用，專門開發(fā)了一套函數(shù)庫，供程序員直接調(diào)用。筆者用的是“smps_control_library_v2018_02_28.zip”這個(gè)版本。該函數(shù)庫中的函數(shù)支持C語言和匯編調(diào)用。先解壓zip文件，得到如下目錄：
doc目錄是幫助文件，lib目錄是官方已經(jīng)編譯好的庫文件，mplabx目錄是函數(shù)庫的mplab工程文件，src是用匯編代碼寫的算法函數(shù)，最后smps_control.h是庫中函數(shù)的結(jié)構(gòu)體和函數(shù)聲明。
庫中的函數(shù)，按調(diào)用方式分為：C語言調(diào)用和匯編語言調(diào)用；按算法實(shí)現(xiàn)方式又分為：基于軟件的函數(shù)和硬件加速函數(shù)。
首先要表明一點(diǎn)，即使是C語言調(diào)用的庫函數(shù)也是用匯編代碼編寫的，只不過是最終編譯成為*.a的集成庫，供C語言調(diào)用。另外，上面所說的硬件加速函數(shù)與基于軟件的函數(shù)的區(qū)別主要是：在調(diào)用該函數(shù)時(shí)，硬件加速函數(shù)使用了dsp硬件的context切換功能，節(jié)省了寄存器壓棧和出棧的時(shí)間，而基于軟件的函數(shù)沒有這個(gè)功能。至于context寄存器切換功能在后面的文章中會涉及，這里主要分析如何實(shí)現(xiàn)函數(shù)的調(diào)用。
1.用C語言的方式調(diào)用：
將頭文件smps_control.h添加到工程文件的頭文件中，然后再將lib目錄中的*.a庫引入工程文件的庫中，如下圖：
右鍵點(diǎn)擊Libraries，然后選擇“Add Library/Object File...”，在lib目錄中的庫文件有兩種，一個(gè)是dspic33E系列，另一個(gè)是dspic33F系列。對應(yīng)不同的dsp選擇不同的文件，這里用libsmps_control_dspic33e-elf.X.a這個(gè)庫文件。選擇“libsmps_control_dspic33e-elf.X.a”。如下圖：
然后在工程文件屬性里，如下圖設(shè)置：
下面簡要說說C語言中不同文件中的變量是如何引用的：
設(shè)在C語言的工程文件中包含：a.c、a.h、b.c、b.h
如果在a.c中的某個(gè)全局變量int16_t Var，要在b.c中調(diào)用，就需要在b.c的開頭用
extern int16_t Var;先聲明，才可以在b.c中使用，但一般不這樣做。通常的做法是把a(bǔ).c中可以被其它*.c文件引用的變量用extern關(guān)鍵字聲明，放入對應(yīng)的頭文件中。如：可以把
extern int16_t Var;這個(gè)聲明放入到a.h頭文件中，然后在b.c中用
#include "a.h"的方式就將變量Var的外部引用聲明包含了，那么在b.c中就可以引用Var變量了。這樣做的好處是：程序員通過查看對應(yīng)C文件的頭文件就可以知道該C文件中哪些變量是可以被其它文件使用的。這對于結(jié)構(gòu)體和函數(shù)等也同樣適用。所以，一般會看到在a.c文件對應(yīng)的a.h文件中，會把該a.c文件中允許外部引用的變量、數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、指針和函數(shù)等全部聲明出來。為了防止變量或函數(shù)被重復(fù)聲明，在a.h中只聲明a.c中允許引用的變量或函數(shù)，如果a.c要引用其它C文件的變量或函數(shù)時(shí)，請?jiān)赼.c開頭用#include "xx.h"的方式包含含有該變量的頭文件，而不要在a.h文件中包含xx.h頭文件。
libsmps_control_dspic33e-elf.X.a是集成庫，是由匯編代碼直按生成的，沒有C文件，只有一個(gè)smps_control.h頭文件表明庫函數(shù)里面的哪些函數(shù)和結(jié)構(gòu)體是可以被外界調(diào)用的。如果不提供匯編的原代碼，函數(shù)的使用者就不可能了解函數(shù)的實(shí)現(xiàn)過程，從而保護(hù)了原作者的知識產(chǎn)權(quán)。
官方的參考設(shè)計(jì)中，一般都會調(diào)用硬件加速函數(shù)，而且相對基于軟件的函數(shù)，調(diào)用硬件加速函數(shù)更簡單。下面就以PID算法為例，說說如何用C代碼的方式調(diào)用硬件加速函數(shù)：
1）首先，已經(jīng)將*.a文件和smps_control.h文件加入到工程文件中了
2）可以新建一個(gè)文件，如：compensators.c。先定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體
SMPS_Controller_Options_T smps_controller_options；3）然后在compensators.c文件中，分別定義數(shù)據(jù)空間X和Y區(qū)域中的1個(gè)數(shù)組：
volatile int16_t controllerPIDCoefficients[3]__attribute__ ((section (".xbss")));
volatile int16_t controllerPIDErrorHistory[3]__attribute__ ((space (ymemory), far));X和Y區(qū)間是什么？這涉及到dsp內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器的結(jié)構(gòu)，因?yàn)閙ac等dsp指令需要X和Y空間的地址做運(yùn)算，這里不再深入了，對此感興趣的讀者可以參考dspic33系列參考手冊第3章（DS70595C_CN）第3.2節(jié)。
4）接著，定義要切換到的context寄存器陣列中W0至W14的值或指向變量的指針（并不是所有W0至W14都用到），這方面的內(nèi)容后面還會提到。
5）初始化上面在數(shù)據(jù)空間的X和Y區(qū)域中定義的兩個(gè)數(shù)組，controllerPIDErrorHistory[3]都初始化為0，controllerPIDCoefficients[3]就是PID算法的Kp、Ki和Kd，當(dāng)然不是完全對應(yīng)的關(guān)系，后面會說明。
6）還要設(shè)置采樣時(shí)間。我們用的是平均電流型控制方式，所以在占空比一半時(shí)觸發(fā)采樣，才能采到電感電流的平均值。將smps_controller_options結(jié)構(gòu)體中的成員triggerSelectFlag設(shè)為1，成員trigger和period分別指向PWM2的觸發(fā)寄存器和周期寄存器。
7）調(diào)用前用匯編指令“CTXTSWP”切換到第4）步中初始化的工作寄存器中，然后
SMPS_ControllerPIDUpdate_HW_Accel();進(jìn)行PID差分方程的求解，并更新占空比，還有PWM2下次觸發(fā)ADC采樣的時(shí)間。
2.用匯編語言的方式調(diào)用：
用匯編代碼調(diào)用庫函數(shù)是官方參考設(shè)計(jì)中比較常用的方式。在16位dspic系列單片機(jī)中，匯編文件是.s或.S為擴(kuò)展名的。.s匯編文件是純粹的匯編代碼，用編譯器直接編譯。.S匯編文件是帶有C預(yù)處理指令的匯編代碼，其中可以包含
#include "xxx.h"
#define ..........等C預(yù)處理指令，當(dāng)進(jìn)行匯編前，調(diào)用C編譯器先處理其中的預(yù)處理指令，然后再進(jìn)行匯編。再說一個(gè)細(xì)節(jié)，//和；都可以用來表示注釋行。
這里涉及到匯編與C代碼的混合編程。我們需要知道匯編與C是如何相互引用對方的變量和函數(shù)的。其實(shí)也簡單。
C引用匯編中的變量和函數(shù)：
匯編代碼中的變量或函數(shù)應(yīng)該在匯編文件中用.global關(guān)鍵字聲明，在C文件的開頭，再用extern聲明一遍。然后就可以在C中使用了。
匯編引用C中的變量和函數(shù)：
在C文件中已經(jīng)定義的全局變量，可在在匯編文件中直接引用。還有一個(gè)細(xì)節(jié)要注意：如果一個(gè)變量在C中是Var，在匯編中，一定要寫成_Var，前面的下劃線一定要有，否則編譯時(shí)會報(bào)錯。關(guān)于C與匯編混合編程可以參考《MPALB XC16 C編譯器用戶指南(ds50002071E_CN)》第16章。
所以，引用庫函數(shù)時(shí)，只需要將對應(yīng)的匯編文件添加進(jìn)工程中，然后用extern聲明后，就可以使用了。
以PID算法為例，介紹匯編是如何調(diào)用函數(shù)的：
1）要將smps_pid_dspic_v2.s加入工程文件中，注意不是smps_pid_dspic.s！！后綴v2表示是硬件加速函數(shù)。
2）初始化context。
3）定義X和Y空間中的2個(gè)數(shù)組。還要聲明SMPS_ControllerPIDUpdate_HW_Accel（）函數(shù)。
extern void SMPS_ControllerPIDUpdate_HW_Accel(void);4）ADC采樣觸發(fā)時(shí)間，可以在匯編中直接修改，不用再定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體了。會比C簡單些，后面會提到如何修改。
5）切換context，調(diào)用SMPS_ControllerPIDUpdate_HW_Accel。完成PID差分方程求解，并更新占空比和PWM2采樣ADC觸發(fā)時(shí)間。
總結(jié)：
以上都是調(diào)用庫函數(shù)前的準(zhǔn)備工作，官方的設(shè)計(jì)參考中，硬件加速函數(shù)都用匯編的方式進(jìn)行調(diào)用，這樣做步驟相對簡單一些。
在筆者使用PID庫函數(shù)過程中，發(fā)現(xiàn)PID函數(shù)的代碼好像有點(diǎn)問題，在下一節(jié)中，我們就以smps_pid_dspic_v2.s匯編代碼的例，分析一下PID的具體是如何求解差分方程的。