TMS320C55x嵌入式實時多任務系統DSP/BIOS&n

摘要： DSP/BIOS 是運行在數字信號處理器(DSP)中的一個小型軟件，它為開發者提供對程序的控制執行和對變量的實時監測。而且可以合理地對實時多線程系統進行時間規劃。本文對DSP/BIOS II的基本特征與應用作了介紹。
引言
現在，由于復雜的硬件功能已經集成到標準集成電路中，系統開發人員首先應該知道如何選擇合適的芯片，然后基于此硬件結構設計軟件。系統設計者有兩種選擇：使用專用集成電路或可編程DSP實現信號處理。相比之下，可編程DSP有兩個優點：
可擴充性：設計者可以根據要求的處理效率，和需要的資源來量體選用DSP及所需的片數。
可升級性：將硬件的升級轉化成比較容易升級的軟件改動。
使用可編程DSP時，必須對芯片的各種資源(例如CPU,存儲區，外設等)加以管理規劃，通過DSP/BIOS可以輕松的完成這些工作。
TI 公司TMS320C5000系列都帶有嵌入式DSP/BIOS，它有很強的實時分析和任務實時管理能力，可以有效的提高項目的開發效率，尤其表現在需要實時多任務的大型系統中。圖1為DSP/BIOS的部件結構。

DSP/BIOS II簡述
TI公司的DSP/BIOS II 是在DSP/BIOS I 基礎上的擴展。它支持更多的軟件模塊，通過修改內核提供搶先式多任務服務；它把傳統并行處理系統的內核服務集成為可測試內核；它增加了設備獨立的I/O數據流模型，繼續保留已有的數據管道；它增加了動態內存分配與內存管理。
TI的開發平臺CCS IDE 2.0中集成了DSP/BIOS II，可以對程序進行實時跟蹤與分析，提高應用程序開發的可靠性。可以在CCS插件中實時觀察DSP/BIOS內核中各線程的執行狀態與對象的當前屬性。通過設置工具，開發者可以對各個模塊實行配置。

DSP/BIOS II 核心API技術
目標應用程序通過調用DSP/BIOS II的API來獲得運行時的服務。一個單個DSP/BIOS II 模塊可以管理多種類的內核對象，并且依據全局參量的設定來控制整個行為。DSP/BIOS II 可以歸納為六大種類：
內核執行線程

圖1 DSP/BIOS 部件結構圖

圖2 線程優先級示意圖

圖3 數據流示意圖

圖4 數據管道示意圖
DSP/BIOS II提供四類不同的執行線程。每一類線程又具有不同的執行、搶先和懸掛特性。DSP/BIOS II 支持兩個高優先級的中斷線程和事先備好的后臺空閑過程循環。內核執行線程通過HWI, SWI和IDL模塊進行管理。另外，DSP/BIOS II新提供了多任務線程類，能較好的完成任務間的同步，它由TSK模塊管理，在任何執行時刻為懸掛和恢復執行同步，包括調整自身或其他任務的優先級。這種同步化的任務給并發系統設計提供了良好的基礎。
硬件抽象
DSP/BIOS II 提供硬件的邏輯接口。它獨立于硬件實現。它對硬件部分的訪問、配置，內存映射、片內定時器和硬件中斷等進行抽象，簡化了應用的移植。它通過可視化的設置工具定義內存映射、中斷向量表，對定時器編程，和完成動態的內存分配與釋放。
設備獨立I/O
設備獨立I/O模塊執行數據傳輸服務，傳輸可以在DSP與外設之間和多線程之間進行。DSP/BIOS II 支持數據管道(pipe)和數據流(stream)兩種傳送方式。數據管道是在讀寫線程之間快速傳送數據的小型統一部件。數據流為緩沖方案增加了靈活性使之適應更廣的需求。數據流依靠多個潛在的設備驅動器，這種設備驅動器封裝了設備獨立的屬性與方法。在數據通過堆疊(stacking)機制傳送時，設備驅動器能夠執行數據處理操作，驅動器在數據通道中實行流水線處理。PIP和SIO模塊分別管理目標應用中的數據管道和流的傳送服務。SIO同DEV模塊結合，使DEV通過SIO發送和接收數據。
線程間的通信和同步
DSP/BIOS II 中的線程間通信和同步模塊支持多任務。信號量(semaphores)是最主要的同步方式。任務運用信號量保持同步資源訪問的同步。訪問外設的數據緩沖區，以及訪問共享存儲區都是資源同步的典型事例。信號量還控制著多任務執行的同步。信號量由SEM模塊管理，而LCK模塊提供共享資源的判優和互斥。數據隊列可用于線程間通信。郵箱(mailbox)類似于數據隊列，能夠理想的完成任務通信。數據隊列由QUE模塊管理，郵箱模塊由MBX管理。
實時分析
實時分析(TRA)模塊在應用程序執行期間與DSP項目實時交互和診斷。LOG,STS和TRC模塊對這些功能進行管理。主機與目標板之間的數據傳輸能力對實施分析是非常關鍵的。DSP/BIOS提供HST和RTDX模塊來管理這些功能。CCS IDE中提供了以下六種實時分析工具：
—CPU負載圖
負載圖提供的是目標CPU的負載曲線。CPU負載的定義是除去執行最低優先級任務以外的時間量。最低優先級任務是只在其他線程都不運行時才執行的任務。因此，CPU負載包括從目標向主機傳送數據和執行附加后臺任務所需的時間。
——執行圖示
在執行圖示窗口中，我們可以看到各個線程的活動方式。執行圖的刷新速率可以通過RTA控制版設定。圖形中還包括了信號量的活動，周期性函數標記(tick)，和時鐘模塊標記。執行圖示能從整體上看到項目所有線程的活動狀態。
——主機通道控制
利用信道控制窗口可以把文件綁定在定義的主機通道上，啟動信道上的數據傳輸以及監測數據傳輸流量。
——信息記錄
選定某一記錄名，從此窗口可看到程序運行的信息記錄。主機從目標板獲取DSP/BIOS數據期間的記錄信息將顯示在此窗口中。開發者定義的記錄信息也顯示在窗口中。
——統計觀察
統計觀察窗可以計算出事件、變量出現的次數，給出其最大值，最小值和平均值，監測定時時間和變量的增值的實際值和期望值差。
——實時控制面板
它對運行時間中不同類型進行追蹤控制，在默認情況下，所有類型的跟蹤都是允許的。為跟蹤任意一種類型，必須使能全局主機(GLOBAL HOST)。通過實時改變控制版的屬性，還可以設定實時分析工具的刷新頻率。
——內核/對象觀察
內核/對象觀察窗可觀察當前的配置，狀態和運行在目標板上的DSP/BIOS對象狀況，此工具對動態和靜態配置的對象都可以進行觀測。
其它系統服務
DSP/BIOS II 仿照標準的C語言庫，把程序錯誤處理與終止，組裝到其它系統服務模塊。這些功能函數由SYS模塊管理。SYS中還包括各種printf()的變體形式。
原子(atomic)函數是非搶先式操作，比如AND, OR, INC, DEC, SET 和 CLEAR,使用它們時不允許中斷。原子函數由ATM模塊管理。

執行線程規劃
在DSP實時應用中，由外部時間或控制信號驅動功能函數，所以函數執行方式和執行時間對系統非常重要。DSP/BIOS支持多線程應用，線程可以定義不同的優先級，使高優先級線程可以搶斷低優先級的線程，而且不同的線程之間可以實現交互，比如阻塞，通信和同步。
如圖2，DSP/BIOS II的線程分為以下四種類型(優先級從高到低)
硬件中斷(HWI)：包括CLK功能。它的優先級數目依賴于DSP，一般為32個，由外部同步信號觸發。屬于完全執行方式(run-to-completion)。
軟件中斷(SWI)：可定義15個不同的優先級，通過調用SWI函數觸發。屬于完全執行方式，有執行截止時間。PRD是一種特殊的軟件中斷，它的執行基于多個設備定時器中斷或一些其它事件。
任務(TSK)：可定義15個不同的優先級。不同于SWI和HWI,它們在執行過程中為等待可用資源會被掛起。信號量，隊列和郵箱用于不同任務之間的通信與同步。任務具有四個狀態,就緒(ready)，執行(running)，阻塞(blocked)，終止(terminated)。
后臺線程(IDL)：空閑循環線程具有最低優先級，運行期間可以被任何其它線程搶先。當main()函數執行完后，IDL便開始運行。
還有一類數據通知函數，他們在有數據幀讀寫的時候被觸發用來通知讀寫器，并利用管道(PIP)或主機信道(HST)傳送數據。

低層函數功能
內核的低層函數嵌入在三個軟件模塊中，這三個模塊分別為：
MEM模塊：管理存儲區的分配。在DSP應用項目中，連接命令文件用作內存的分配，此文件通過配置工具生成，若要自己創建連接命令文件，則應包含前者。實時DSP硬件平臺包括幾種不同的存儲區：設備自身的RAM，零等待狀態外部SRAM和慢速DRAM等，以滿足不同的存儲需求。
SYS模塊：提供多種系統服務。SYS提供一系列基本的類似于標準C運行時間庫函數系統服務，比如系統停止，系統錯誤等。
QUE模塊：管理隊列。提供一類函數用于管理隊列列表。QUE模塊最常用于實現FIFO列表，其中的元素在尾部插入，頭部移出。

輸入輸出功能
DSP/BIOS應用項目的輸入輸出提供流(stream)，管道(pipe)和主機信道(host channel)三類處理對象。每一類對象有其自身的數據I/O管理模塊。
流是一種在應用程序I/O設備之間數據傳輸的信道，這種信道在輸入時為只讀，在輸出時為只寫，如圖3，流對所有I/O設備提供一個簡單的統一接口，這時應用項目可以不用關心每個獨立設備的操作細節。
流的一個重要方面是它的異步屬性。輸入輸出并行使用數據緩沖區。當處理當前緩沖時，可將新的輸入緩沖區寫滿。因僅交換數據指針而不用進行數據交換，流是高效的，使程序容易滿足實時的要求。SIO模塊對流實行管理，通過了DSP/BIOS編程接口的設備驅動器跟不同類型的設備進行交互。設備驅動器是管理設備的軟件模塊，遵從DEV提供的公用接口，流提出請求，驅動器就按照適合于特定設備的方式執行。
數據管道用于輸入輸出數據的緩存，管道提供一致的數據結構，可以用于驅動DSP設備和所有外設間的I/O，見圖4。與流相比，數據管道的開銷較大，它的通知機制是由管道管理器自動處理的。管道I/O操作一次只能處理一幀，盡管每一幀需要固定長度，但應用項目可以根據幀長度設置可變數目的數據。每一個數據傳送線程需要獨立的數據管道，每一個管道只有一對讀寫器提供點對點的通信。一般來講，管道的一端由HWI控制，另一端由SWI控制。管道也能在兩個應用線程之間傳輸數據。
主機信道對象允許應用程序在主機和目標板之間傳遞數據，它的輸入輸出是靜態配置的，而且每一個主機信道的內部實現都采用了管道對象方式。

結語
TI公司的TMS320系列DSP已被多家電子通信廠商作為信號處理的首選芯片,所以如何更好的使用，以實現整體項目的可靠性和最優化成為我們關心的問題。基于TMS320系列的DSP/BIOS II 為開發人員提供了合理的解決方案。DSP/BIOS的優越性主要體現在它的多任務規劃和實時分析上，而且CCS中提供的DSP/BIOS設置工具使開發人員可以可視化的進行程序編排。DSP/BIOS II 的應用可以有效的縮短項目開發周期。

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2013-08-18 13:18:47

手把手教你學DSP 基于TMS320C55x.part2.rar

手把手教你學DSP 基于TMS320C55x.part2.rar

2013-08-18 13:21:54

跪求：TMS320C55x的protel元件庫。。。

最近做的課設是有關DSP的C55x系列的。。可在protel的元件庫里面找不到C55x系列的。。。。還有Ti的音頻編解碼器TLV320AIC23。。。。哪位大神有的，發我一下吧~~ 郵箱339616967@qq.com 也可以聯系本人QQ339616967！！！

2011-06-05 23:27:57

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The TMS320VC5509A fixed-point digital signal processor (DSP) is based on the TMS320C55x DSP

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tms320vc5502 pdf datasheet

The TMS320VC5503 fixed-point digital signal processor (DSP) is based on the TMS320C55x DSP

2008-08-07 23:00:05

TMS320C55x嵌入式實時多任務操作系統

DSP/BIOS是運行在數字信號處理器(DSP)中的一個小型韌件,它的軟件部件不僅能使開發者實時監測和控制程序執行和程序變量,而且可以對實時多線程系統進行合理的時間規劃.文章對DSP/BIO

2009-04-23 15:21:27

ANSI C 代碼在TMS320C55X 上的移植和優化

ANSI C 代碼在TMS320C55X 上的移植和優化

2009-05-15 13:43:19

TMS320C5402 DSP 在嵌入式測控系統中的應用

與通常在嵌入式測控系統中采用MCU(單片機)相比，TMS320C5402 DSP 的運算和數據處理能力強、實時性好，在本設計中實現了較理想的PID 溫度控制效果；而且，文中給出了在TMS320C5402 DSP

2009-06-03 11:04:16

DSP/BIOS多任務環境下的實時數據采集與處理

本文介紹了在DSP/BIOS 多任務機制下，如何實現數據采集與處理過程的并行化,并通過實例給出了具體的實現方法和程序代碼。關鍵字：DSP/BIOS 多任務機制數據采集。傳統的數

2009-09-02 11:46:10

嵌入式實時多任務操作系統培訓教材

嵌入式實時多任務操作系統培訓教材實時系統的典型應用及特點實時應用的范圍很廣, 主要有兩種應用: 嵌入式應用和一般應用

2009-11-11 10:15:19

DSP BIOS實時內核在視頻目標跟蹤系統中的應用

介紹一種TMS320 DSP的實時內核——DSP／BIOS，并闡述其啟動過程和基于DSP／BIOS內核開發實時目標跟蹤系統。結合統一建模語言(UML)技術對系統進行分析和設計。通過DSP／BIOS實時內核管

2009-12-04 11:35:04

基于DSP BIOS的實時語音混沌加密系統

文中提出了一種在DSP/BIOS下,實現Lorenz方程產生混沌信號并對語音實時信號加解密的模塊。信號產生和加解密模塊是在DSP/BIOS下實現多任務編程的,且可獨立于PC機運行。給出示波器

2009-12-23 16:03:44

基于DSP和DSP/BIOS的實時雷達信號采集與處理系統

基于DSP和DSP/BIOS的實時雷達信號采集與處理系統:介紹了一種在實時操作系統DSP和DSP/BIOS 平臺下的雷達信號實時采集" 處理與傳輸系統的設計和實現! 利用Tms320c6416DSP強大的數據處理

2010-01-16 16:59:46

TMS320C54x|DSP在OMAP5910上的實現

TMS320C54x DSP已經得到了廣泛應用。為了充分利用TMS320C54x DSP上的軟件開發成果，節省開發成本，需要將TMS320C54x的程序移植到OMAP5910平臺的TMS320C55x DSP上運行。介紹了利用MASM55對代碼進

2010-06-25 17:39:29

一種基于TMS320C55x DSP的UART通信設計

全雙工異步串行通信在TMS320C55xDSP上的通常實現方式是利用DSP的McBSP接口加外接芯片實現，這種設計方法增加了實現UART的硬件成本和電路設計復雜度。提出了一種直接利用DSP的MCBSP接

2010-07-27 17:03:19

基于DSP TMS320C6416的實時圖像處理系統

基于DSP TMS320C6416的實時圖像處理系統本文設計了基于TMS320C6000系列DSP的MPEG-4編碼器。將攝像頭獲取的圖像以MPEG-4標準進行實時壓縮并通過VGA實時顯示，

2009-11-25 10:00:35

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基于DSP_BIOS大空間網絡型火災探測系統設計

提出了以TMS320DM642為平臺開發基于DSP/BIOS的大空間網絡型火災探測系統。該系統在DSP/BIOS與RF5參考框架的基礎上,利用TCP/IP協議棧設計了多任務線程的應用程序,實現了火災檢測算法的移植與

2012-03-01 15:54:28

手把手教你學DSP 基于TMS320C55x 13-15章

本書是以TMS320C55x系列高性能低功耗DSP為主，主要介紹了以數字信號處理器（DSP）為核心的實時數字信號處理器的硬件結構和片內外設，論述了eXpress算法標準軟件尤其是CCS的使用，詳細

2016-04-26 10:47:08

手把手教你學DSP 基于TMS320C55x 1-7章

2016-04-26 10:47:08

手把手教你學DSP 基于TMS320C55x 7-13章

2016-04-26 10:47:08

基于TMS320LF2407的多任務實時處理系統設計

基于TMS320LF2407的多任務實時處理系統設計

2016-05-06 15:39:23

基于TMS320LF2407控制器的實時多任務系統研究

基于TMS320LF2407控制器的實時多任務系統研究

2016-05-06 15:39:23

DSP實時多任務操作系統設計與實現

DSP實時多任務操作系統設計與實現又需要的下來看看。

2016-05-09 10:15:22

基于DSP的實時多任務調度內核設計

基于DSP的實時多任務調度內核設計

2017-10-19 15:30:50

DSP教程4.TMS320C55x的指令系統

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2017-10-20 14:38:07

實時多任務嵌入式軟件的架構方式的設計應用

分享到：標簽：軟總線 嵌入式軟件實時多任務 1．引言隨著大型嵌入式系統向著集成化和多元化方向的發展，嵌入式軟件系統的復雜度也日益增大。在集成多個硬件工作模塊組成的復雜系統中，要求軟件系統能同時

2017-10-25 14:46:50

TMS320C55x DSP并行處理技術分析

，并介紹了6種典型的并行處理應用。利用本文介紹的方法使用并行處理能力將有效提高程序執行效率，同時降低系統功耗。德州儀器公司（TI）的TMS320C55x（簡稱C55x）DSP內核是在TMS320C54x（簡稱C54x）基礎上開發出來的，并可以兼容C54x的源代碼。C55x的內核電壓降到了1V，功

2017-11-03 16:19:47