1、TI DSP/BIOS,Yys,實時操作系統(tǒng)的概述 DSP/BOIS簡介 DSP/BIOS的功能及分析,前言,1.1 什么是RTOS？,RTOS稱為實時多任務(wù)操作系統(tǒng)(Real-Time Operating System)，是嵌入式應用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺，它是一段嵌入在目標代碼中的軟件，用戶的其它應用程序都建立在RTOS之上。 RTOS還是一個可靠性和可信性很高的實時內(nèi)核，將CPU時間、中斷、I/O和定時器等資源都包裝起來，留給用戶一個標準的API接口，并能根據(jù)各個任務(wù)的優(yōu)先級，合理地在不同任務(wù)之間分配CPU時間。,1.2用RTOS有什么好處？,RTOS是針對不同處理器優(yōu)化設(shè)計的高效率實時多

2、任務(wù)內(nèi)核。據(jù)專家預測，在優(yōu)秀RTOS上跨處理器平臺的程序移植只需要修改1 5的內(nèi)容。它的引入解決了嵌入式軟件開發(fā)標準化的難題?；赗TOS開發(fā)出來的程序具有較高的可移植性，引入RTOS相當于引入了一個新的管理模式，可減少重復勞動，提高知識創(chuàng)新效率。,隨著DSP性能的不斷改進，目前多種型號的DSP繼承了大量外設(shè)器件，DSP逐漸從高速數(shù)字處理引擎轉(zhuǎn)變成具備多種微控制功能的芯片。因此在實際應用中DSP在繼續(xù)用來完成算法的同時，還要完成包括信號采樣，驅(qū)動控制，通訊等任務(wù)在內(nèi)的整個系統(tǒng)的功能。 DSP中混合各種各樣的算法，同時要完成高性能控制，通訊，在這種情況下就更需要兼顧系統(tǒng)的實時性。傳統(tǒng)的前后臺模式

3、已經(jīng)難以滿足實際要求。（ucos/uclinux/bios）,所有的DSP/BIOS對象都可以在配置工具中靜態(tài)建立； 實時監(jiān)測數(shù)據(jù)在主機端做格式化處理； API函數(shù)是模塊化的，只有應用程序用到的API模塊才會和應用程序鏈接在一起； 為達到最快的運行速度，大部分函數(shù)用匯編語言編寫； 目標處理器和主機分析工具之間的通信在后臺空閑循環(huán)中完成，這樣不會影響應用程序的運行。如果CPU太忙，不能執(zhí)行后臺任務(wù)，DSP/BIOS分析工具會停止從目標處理器接收信息。（隱式/顯式）,2.1 DSP/BIOS 概述,DSP/BIOS的定義DSP/BIOS是一個可升級的實時內(nèi)核。它主要是為需要實時調(diào)度和同步以及主機-

4、目標系統(tǒng)通訊和實時監(jiān)測（Instrumentation）的應用而設(shè)計的。 DSP/BIOS是集成到CCS中的, 不需要額外的費用。但不提供源碼。 DSP/BIOS 是 TIs eXpressDSP 技術(shù)的重要組成部分。,DSP/BIOS本身占用極少的CPU資源，提供豐富的面向用戶的應用程序編程接口（API）和程序開發(fā)工具。主要包括以下核心模塊： 1.任務(wù)調(diào)度模塊（HWI/SWI/TSK） 2.進程同步模塊(SEM/QUE/MBX) 3.數(shù)據(jù)輸入輸出模塊(PIP/SIO) 4.調(diào)試模塊(LOG/STS) 利用這些功能用戶可以比較方便的編寫各種結(jié)構(gòu)復雜，實時性強，運行效率高的應用軟件，降低了軟件開

5、發(fā)的難度，提高了調(diào)試效率。,3.1dsp/bios中的時鐘,用戶可以往DSP/BIOS配置中定義DSP/BIOS系統(tǒng)時鐘參數(shù)。除了系統(tǒng)時鐘之外，用戶可以建立其它時鐘對象（CLK,PRD），實現(xiàn)在每次定時器中斷發(fā)生時觸發(fā)某函數(shù)的執(zhí)行。 很多DSP/BIOS的API函數(shù)都有一個超時的函數(shù)。DSP/BIOS會使用系統(tǒng)時鐘來判斷是否超時。,3.1 DSP/BIOS中的時鐘模塊,3.1.1 系統(tǒng)中的高/低分辨率時鐘,DSP/BIOS提供了兩種獨立的時鐘管理方法：高分辨率和低分辨率的時鐘管理。在默認設(shè)置中，系統(tǒng)時鐘使用低分辨率的時鐘管理。每當進入一次定時器中斷服務(wù)程序時，低分辨率的計數(shù)器加1，因此，低分辨

6、率的計數(shù)器記錄了定時器中斷發(fā)生的次數(shù)，也就是說低分辨率的時鐘與定時器中斷時鐘一一致。而高分辨率時鐘是定時器的計數(shù)寄存器被減的次數(shù)。（對于28X系列就是低分辨率乘以TIMERPRD的值）,CLK模塊為用戶周期性調(diào)用提供方法，同時對一些代碼評估工具提供了時間參考。實際上CLK模塊完全依賴于DSP的定時器中斷。CLK管理器還允許隨意建立各種時鐘函數(shù)，當定時器中斷發(fā)生時，CLK管理器就執(zhí)行這些時鐘函數(shù)。 當定時器減至0時，便產(chǎn)生定時器中斷。內(nèi)核進入中斷服務(wù)子程序CLK_F_isr函數(shù)。,3.1.2 時鐘管理模塊CLK,3.1.3 周期函數(shù)管理模塊PRD,許多應用程序都需要根據(jù)I/O口可用性或其它可編程

7、的事件來調(diào)度函數(shù)。其余的應用程序則基于實時時鐘來調(diào)度函數(shù)。 用戶可以創(chuàng)建多個PRD對象，但它們都由同一個系統(tǒng)時鐘驅(qū)動。它的周期是以系統(tǒng)時鐘為單位。,3.2dsp/bios中的線程,許多實時DSP應用都需要同時執(zhí)行許多不相關(guān)的功能(functions,函數(shù)),這些功能一般是對外部事件的響應. 這些功能就叫線程. DSP/BIOS定義線程為任何獨立的指令流. 可以是一個函數(shù), 或一個中斷服務(wù)程序. DSP/BIOS使應用程序按線程結(jié)構(gòu)化設(shè)計,每個線程完成一個模塊化的功能. 多線程程序中允許高優(yōu)先級線程搶占低優(yōu)先級線程，以及線程間的同步和通訊 .,3.2dsp/bios中的線程,DSP/BIOS支持

8、多種不同優(yōu)先級的線程，每種線程的類型都有不同的執(zhí)行和搶占特性。這些線程按照優(yōu)先級從高到低的順序排列如下： 1.硬件中斷（HWI），包括CLK函數(shù) 2.軟件中斷（SWI），包括PRD函數(shù) 3.任務(wù)（TSK） 4.空閑循環(huán)（IDL）,3.2.1 硬件中斷,硬件中斷是用來處理應用程序響應外部異步事件必須執(zhí)行的關(guān)鍵任務(wù)。 在典型的DSP應用中，硬件中斷是由片上外設(shè)或外部設(shè)備觸發(fā)的，然后跳轉(zhuǎn)地址。硬件中斷ISR可以使用匯編，C語言或兩種混合編寫。 所有硬件中斷會一直運行到結(jié)束（可以被搶占）。即使被觸發(fā)多次，該ISR也只運行一次。因此用戶必須盡量減小HWI函數(shù)執(zhí)行的代碼量。 當硬件中斷產(chǎn)生之后，DSP/B

9、IOS就會調(diào)用相應的HWI函數(shù)。如果把HWI設(shè)置為Dispatch的話，則會在調(diào)用HWI函數(shù)的前后自動調(diào)用HWI_enter和HWI_exit。,3.2.2 軟件中斷,DSP/BIOS的SWI模塊提供了軟件中斷的能力。通過在程序中調(diào)用一個API函數(shù)，即可觸發(fā)中斷。優(yōu)先級介于硬件中斷與任務(wù)之間。適用于處理頻率較低或者實時性沒有硬件中斷嚴格的程序作業(yè)。 當軟件中斷被觸發(fā)時，它會在等待中的硬件中斷都執(zhí)行完后才開始執(zhí)行。正在運行的SWI線程在任何時刻都可以被高優(yōu)先級搶斷。另一方面，SWI線程總能搶占任務(wù)的執(zhí)行。 15個優(yōu)先級，為了滿足同一時刻出現(xiàn)的最大數(shù)量的線程搶占，每增加一個優(yōu)先級別，所需的堆棧大小

10、就會增加。,3.2.3 任務(wù),TSK模塊優(yōu)先級高于空閑但低于HWI和SWI模塊。任務(wù)自身共有15個優(yōu)先級。每個任務(wù)總是處于四種執(zhí)行狀態(tài)之一。 1.運行態(tài)（Runing）:代表該任務(wù)正在執(zhí)行 2.就緒態(tài)（Ready）：已經(jīng)被調(diào)度等待可用 3.阻塞態(tài)（Blocked）：等待某個事件或者資源 4.終止態(tài)（Terminated）：代表任務(wù)已經(jīng)被終止,3.2.4 空閑循環(huán),空閑循環(huán)是DSP/BIOS的后臺線程，可以被其它任何一個線程搶占。 目標DSP和主機分析工具間的通信通常在空閑狀態(tài)循環(huán)中執(zhí)行。這保證了分析工具不會影響應用程序的處理。,3.2dsp/bios中的線程,3.2dsp/bios中的線程,D

11、SP/BIOS運行優(yōu)先級最高的線程 當下面情況發(fā)生時, 不一定運行優(yōu)先級最高的線程:(1) HWI_disable, SWI_disable或TSK_disable被調(diào)用(2) 高優(yōu)先級的任務(wù)處于阻塞時,即調(diào)用了TSK_sleep, LCK_pend, MBX_pend, or SEM_pend.,3.2.5 線程特點比較,3.2.5 線程特點的比較,HWI和SWI都使用系統(tǒng)堆棧，而每個TSK都有自己的堆棧?？梢栽赥SK線程之間隨意地互相切換，切換時DSP/BIOS將自動地更新堆棧寄存器，因此TSK線程可以被阻塞。這樣TSK就可以寫成一個死循環(huán)：While(1) Do_some_task(); Yield_to_other_task();Do_some_task做這個TSK所要做的事情，Yield_to_other_task則把