DSP/BIOS环境下的数据通信

　　引言：在DSP/BIOS提供的3种通信方式中,由于PIP对象的效率很高,因此使得它在基于DSP应用系统的输入输出中得到了广泛的应用。但是,我们在利用其所提供的便利的同时,一定要妥善处理好通知读/写函数的编写工作,以免发生递归调用,产生灾难性的后果。

　　DSP/BIOS 实时操作系统介绍

　　TI公司的DSP开发软件包括集成开发系统(CCS), 实时操作系统(DSP/BIOS),第三方算法库标准(eXpressDSP)。下面重点介绍DSP/BIOS。

　　DSP/BIOS是一个用户可剪裁的实时操作系统，主要由三部分组成：多线程实时内核(抢占式多线程);实时分析工具;芯片支持库。利用实时操作系统开发程序，可以方便快速的开发复杂的DSP程序。操作系统维护调度多线程的运行，只需将定制的数字信号算法作为一个线程嵌入系统即可;芯片支持库帮助管理外设资源，复杂的外设寄存器初始化可以利用直接图形工具配置;实时分析工具可以帮助分析算法实时运行情况。

　　DSP/BIOS以模块化方式提供给用户对线程、中断、定时器、内存资源、所有外设资源的管理能力都可以根据需要剪裁。实际应用中需要的定制算法作为一个线程插入DSP/BIOS的调度队列，由DSP/BIOS进行调度。

　　使用前需阅读了解DSP/BIOS用户手册和DSP/BIOS设备驱动的开发与使用，具体内容包括DSP/BIOS概述、程序生成、监测、线程调度、存储器和低级函数、I/O概述和管道、流I/O和设备驱动;设备驱动开发工具包(DDK)简介、DSP/BIOS设备驱动的结构和使用、使用DSP/BIOS设备驱动、GIO类驱动、微型驱动的开发步骤、IOM接口、PIO适配器、LIO模型到IOM模型的移植和GIO API的ASYNC扩展。

　　通信方式简介

　　2.1主机通信

　　主机通信方式下，由HST对象完成主机与目标机之间通信。HST对象静态配置为输入/输出，每一个HST对象内部是用数据管道对象来实现。

　　开发DSP应用时，可以应用HST对象来模仿数据流和测试程序算法对数据处理。在程序开发早期，特别是在测试信号处理算法时，程序使用输入通道对象访问来自主机文件中数据，以及使用输出通道对象把算法处理过结果反馈回主机一侧，以供查验或比较。在程序开发后期，当算法开发完毕时，可以把HST对象改回到PIP对象，通过利用PIP对象完成外设真实数据与目标应用程序之间通信。

　　2.2管道通信

　　管道(PIP)对象用于管理块I/O(也称为基于流I/O或者异步I/O)。每一个PIP对象维护着一个分为固定数量和固定大小缓冲区(称为帧)。所有I/O操作在每一刻只处理1帧。尽管每一帧长度是固定，但是应用程序可以在每一帧中放置可变数量数据(但不能超过最大值)。管道有两端，一端为写线程，一端为读线程。写线程一端用于向管道中添加数据，读线程一端用于从管道中读取数据。管道能够用于在程序内任意2个线程之间传递数据。经常地，管道一端由ISR控制，另一端由软件中断函数控制。数据通知函数(也称为回调函数)用于同步数据传输，包括通知读函数和通知写函数。当读或写1帧数据时，这些函数被触发，以通知程序有空闲帧或者有数据可以利用。

　　2.3流通信

　　流是一个通道，通过它，数据在应用程序与 I/O设备之间传输。流通道可以是只读(用于输入)或者只写(用于输出)。它对所有I/O设备提供了一个简单通用接口，允许应用程序完全不用考虑每个设备操作细节。流I/O一个重要方面是它异步特性。当应用程序正在处理当前缓冲区时，一个新输入缓冲区正在被添充和以前缓冲区正在被输出。流交换是指针而不是数据，这就大大减少了开销，使得程序更能满足实时约束要求。流模块(SIO)通过驱动程序来与不同类型设备打交道。驱动程序由DEV(Device)模块管理。

　　设备驱动程序是管理一类设备软件模块。这些模块遵从通用接口(由DEV提供)，因此，流函数能够发出普通请求。

　　2.4各种通信方式比较

　　DSP/BIOS支持两种不同数据传输模型，一种是管道模型，由PIP与HST模块使用;另一种是流模型，由SIO与DEV模块使用。2个模型都要求1个管道或者流具有1个读线程和1个写线程。2个模型都通过拷贝指针而不是数据来完成数据拷贝。一般来说，管道模型支持低级通信，而流模型支持高级、与设备无关I/O。具体情况如表1所列。

　　表1 DSP/BIOS环境下通信方式的比较

　　3.需注意的问题

　　PIP_alloc和PIP_put由PIP对象的写线程调用，PIP_get和PIP_free由PIP对象的读线程调用，这种调用顺序是非常重要的。若打乱这种调用顺序，将会产生不可预测的后果。因此，每一次对PIP_alloc的调用都要跟着对PIP_put的调用才能继续调用PIP_alloc;对于PIP_get，情况也是如此。

　　另外，为了避免PIP调用过程中产生递归，作为通知读/写函数的一部分，应该避免调用PIP?API函数。如果为了效率起见必须要这样做，那么对诸如此类的调用应该加以保护，以阻止同一管道对象的重入以及错误的PIP?API调用顺序。例如，在发送管道的通知读函数以及接收管道的通知写函数的开始部分，我们添加了如下语句，以避免递归调用：static?Int?nested?=?0;…if?(nested){/*防止由于调用PIP_get函数而产生的递归调用*/return;｝nested?=1。

　　4.结束语

　　对于数字信号处理应用来说,数据的通信很关键。在TI公司的DSP/BIOS环境下有3种通信方式,即基于管道(PIP,pipe)的通信、基于流(SIO,stream I/O)通道的通信以及基于主机(HST,host)通道的通信。每一种通信方式都是通过调度其相应的内核对象来完成的。DSP/BIOS提供了管理每一种通信方式的模块及相应地API调用,通过这些模块及调用,可以完成DSP环境下的输入/输出 (I/O)。

　　参考文献

　　1.丁宜栋，骆万文，丛剑飞，王海城. DSP/BIOS环境下的数据通信. 单片机与嵌入式系统应用

　　2.张雄伟，曹铁勇. DSP芯片的原理与开发应用. 电子工业出版社，2000

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