DSP/BIOS入門-TI DSP 論壇論壇 - 21ic電子技術(shù)論壇

文心雕龍_01 2015-09-29

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DSP/BIOS簡介DSP/BIOS是CCS中集成的一個簡易的嵌入式實時操作系統(tǒng)，能夠大大方便用戶編寫多任務(wù)應(yīng)用程序。DSP/BIOS擁有很多實時嵌入式操作系統(tǒng)的功能，如任務(wù)的調(diào)度，任務(wù)間的同步和通信，內(nèi)存管理，實時時鐘管理，中斷服務(wù)管理等。有了它，用戶可以編寫復(fù)雜的多線程程序，并且會占用更少的CPU和內(nèi)存資源。
DSP/BIOS是一個可用于實時調(diào)度、同步，主機(jī)和目標(biāo)機(jī)通信，以及實時分析系統(tǒng)上的一個可裁減實時內(nèi)核，它提供了搶占式的多任務(wù)調(diào)度，對硬件的及時反應(yīng)，實時分析和配置工具等。同時提供標(biāo)準(zhǔn)的API接口，易于使用。它是TI的eXpressDSP實時軟件技術(shù)的的一個關(guān)鍵部分。

1.1
DSP/BIOS的組件構(gòu)成

DSP/BIOS API：編寫的程序可以調(diào)用API接口函數(shù)；

DSP/BIOS配置：創(chuàng)建的配置文件定義了程序使用的靜態(tài)BIOS對象；

DSP/BIOS分析工具：集成在CCS上的一些BIOS分析工具可以對運(yùn)行與目標(biāo)設(shè)備上的程序進(jìn)行監(jiān)測，包括CPU負(fù)載、時間、日志、線程執(zhí)行狀態(tài)等。

DSP/BIOS分為很多模塊，提供的所有API函數(shù)都按照模塊分類，以模塊名加下劃線開頭來命名，如圖 40所示為DSP/BIOS的全部模塊。

圖 40

1.2
DSP/BIOS的啟動順序當(dāng)DSP/BIOS的應(yīng)用程序啟動時，一般遵循下面的步驟：
1）
初始化DSP：DSP/BIOS程序從C/C++環(huán)境入口c_int00開始運(yùn)行。對于C6000平臺，在c_int00開始處，系統(tǒng)棧指針（B15）和全局頁指針（B14）被分別設(shè)置在堆棧斷的末尾和.bss斷的開始?？刂萍拇嫫?/font>AMR、IER、CSR等被初始化；
2）
初始化.bss段：當(dāng)堆棧被設(shè)置完成后，初始化任務(wù)被調(diào)用，利用.cinit的記錄對.bss斷的變量進(jìn)行初始化；
3）
調(diào)用BIOS_init初始化用到的各個模塊：BIOS_init調(diào)用MOD_init對配置用到的各個模塊進(jìn)行初始化，包括HWI_init、HST_init、IDL_init等；
4）
處理.pinit表：.pinit表包含一些指向初始化函數(shù)的指針，對C++程序，全局對象類的創(chuàng)建也在此時完成；
5）
調(diào)用用戶程序的main函數(shù)：用戶main函數(shù)可以是C/C++函數(shù)或者匯編語言函數(shù)，對于匯編函數(shù)，使用_main的函數(shù)名。由于此時的硬件、軟件中斷還沒有被使能，所以在用戶主函數(shù)的初始化中需要注意，可以使能單獨(dú)的中斷屏蔽位，但是不能調(diào)用類似HWI_enable的接口來使能全局中斷；
6）
調(diào)用BIOS_start啟動DSP/BIOS：BIOS_start在用戶main函數(shù)退出后被調(diào)用，它負(fù)責(zé)使能使用的各個模塊并調(diào)用MOD_startup啟動每個模塊。包括CLK_startup、PIP_startup、SWI_startup、HWI_startup等。當(dāng)TSK管理模塊在配置中被使用時，TSK_startup被執(zhí)行，并且BIOS_start將不會結(jié)束返回；
7）
執(zhí)行idle循環(huán)：有兩種方式進(jìn)入idle循環(huán)。當(dāng)TSK管理模塊使能時，任務(wù)調(diào)度器運(yùn)行的TSK_idle任務(wù)調(diào)用IDL_loop在其它任務(wù)空閑時進(jìn)入idle循環(huán)；當(dāng)TSK模塊未被使用時，BIOS_start調(diào)用將返回，并執(zhí)行IDL_loop進(jìn)入永久的idle循環(huán)，此時硬件和軟件中斷可以搶占idle循環(huán)得到執(zhí)行。由于idle循環(huán)中管理和主機(jī)的通信，因此主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間的數(shù)據(jù)交互可以進(jìn)行了。

1.3
DSP/BIOS的配置DSP/BIOS的靜態(tài)配置是利用CCS提供的配置工具完成，包括圖形化配置工具和文本配置工具。圖形化工具層次清晰，比較直觀，而文本工具更加靈活。通常使用圖形化的配置方法，下面對主要的模塊配置做一些介紹。
1.3.1
Global Setting Properties右鍵點(diǎn)擊“Global Settings”，點(diǎn)擊“What’s This”，會彈出幫助窗口，該文件中有Global Setting Properties的各項設(shè)置說明。下面介紹的其他如MEM、LOG等配置都可以用同樣的方法得到相應(yīng)的幫助。
選擇彈出菜單中的“Properties”，如圖 41所示。

圖 41

彈出如圖 42所示對話框:

圖 42

一般選擇默認(rèn)設(shè)置即可，CLKOUT項需要根據(jù)DSP硬件單板提供的工作時鐘設(shè)置，Himalaya通常運(yùn)行在1GHz頻率。
DSP Endian Mode 項根據(jù)實際情況設(shè)置。

1.3.2
MEM設(shè)置MEM模塊設(shè)置中可以根據(jù)具體情況設(shè)置不同的內(nèi)存段，其中存在一個默認(rèn)的IRAM片內(nèi)內(nèi)存段。需要注意的是，首先必須在IRAM段上設(shè)置一個heap段落，用于BIOS的內(nèi)部使用。設(shè)置方法是在IRAM段上右鍵選擇“Properties”，彈出如圖 43對話框，必須設(shè)置紅線框中的選項，heap size可根據(jù)情況具體設(shè)置。

圖 43

接下來配置MEM全局屬性，右鍵點(diǎn)擊配置窗口中的“MEM…”，如圖 44所示：

圖 44

點(diǎn)擊“Properties”，彈出如圖 45所示窗口：

圖 45

如圖紅線框中，兩個heap段都要選擇為IRAM，“Stack Size”項需要根據(jù)實際情況設(shè)置最大的棧大小，其他使用缺省設(shè)置即可。
在圖 44的菜單中，點(diǎn)擊“Insert MEM”可創(chuàng)建新的內(nèi)存段。在新的內(nèi)存段名上右鍵選擇“Properties”彈出如圖 43窗口，根據(jù)情況設(shè)置base（基地址）、len（段長度）、heap size（用于MEM動態(tài)內(nèi)存分配的堆大小）。

LOG用于輸出和記錄一些打印信息，默認(rèn)存在一個LOG_system對象，是系統(tǒng)內(nèi)部用來處理打印信息的，不需要去設(shè)置?？梢栽黾有碌?/font>LOG對象，用來在應(yīng)用程序中輸出打印信息。如圖 46，在LOG標(biāo)簽上右鍵選擇“Insert LOG”，填寫對象名LOG_test即建立了一個新的LOG對象。

圖 46

在LOG_test標(biāo)簽上右鍵選擇“Properties”，彈出如圖 47窗口，可對此LOG對象屬性作一些設(shè)置。具體設(shè)置含義可通過Help查看。

圖 47

1.3.4
CLK設(shè)置在CLK屬性中通常選擇定時器Timer0作為DSP/BIOS的基準(zhǔn)時鐘，計時分辯率設(shè)置為每秒1000次中斷，在1GHz系統(tǒng)時鐘下，近似為每次定時中斷間隔999.996微秒。Timer Mode選擇為32bit unchained模式，即使用TCI6482的TMR0的TIMLO作為Timer0，而TIMHI還可以作其它用途使用。CLK屬性配置界面如圖 48所示：

圖 48

1.3.5
HWI設(shè)置HWI（硬中斷）中包含HWI_INT4到HWI_INT15可用來定義用戶自己的硬件中斷，HWI_RESET、HWI_NMI和HWI_RESERVED不要去改動。如圖 49，每個硬HWI的優(yōu)先級從上到下逐漸降低。

圖 49

選擇HWI_INT10為例，來設(shè)置EMAC/MDIO的中斷，需要填寫中斷事件號17，并且填寫中斷服務(wù)程序名（C函數(shù)前面需要加下劃線）如圖 50所示：

圖 50

在Dispatcher頁面，選擇“Use Dispatcher”由BIOS代理控制中斷的確認(rèn)和清除，不需要用戶中斷服務(wù)程序干預(yù)，比較簡便。如圖 51：

圖 51

SWI（軟中斷）的優(yōu)先級在HWI之后，但是比TSK高，可以通過右鍵菜單中的“Insert SWI”創(chuàng)建一個SWI對象，可以指定SWI內(nèi)部優(yōu)先級，從0(最低)到14(最高)。如圖 52：

圖 52

1.3.7
TSK設(shè)置在TSK Manager（任務(wù)管理器）中可以根據(jù)需要創(chuàng)建各種任務(wù)，任務(wù)間是根據(jù)優(yōu)先級搶占策略來進(jìn)行調(diào)度的，TSK提供有多種優(yōu)先級別，包括-1(Suspend)、0(Idle)、1(最低)到15(最高)。如圖 53：

圖 53

在TSK Manager上右鍵選擇“Insert TSK”并填寫任務(wù)名稱后就可以創(chuàng)建一個任務(wù)，在相應(yīng)任務(wù)上右鍵選擇“Properties”可對任務(wù)屬性進(jìn)行設(shè)置，如圖 54：

圖 54

Stack Size（最大堆棧大小）和Priority（優(yōu)先級）需要根據(jù)任務(wù)的具體情況進(jìn)行設(shè)置。在
頁面，填寫任務(wù)實體函數(shù)名（C函數(shù)前面加一個下劃線），如圖 55：

圖 55

1.3.8
Synchronization設(shè)置DSP/BIOS中任務(wù)間的通信和同步可由SEM、MBX、QUE、LCK四個模塊完成：

SEM（信號量）：用于任務(wù)同步和互斥，有計數(shù)功能，根據(jù)需要使用；

MBX（郵箱）：也用于任務(wù)同步，可以傳遞少量數(shù)據(jù)，根據(jù)需要使用；

QUE（隊列）：可實現(xiàn)任務(wù)同步和資源的共享，根據(jù)需要使用；

LCK（資源鎖）：實現(xiàn)對共享資源的互斥，根據(jù)需要使用。
四種同步模塊對象都可以通過各自的右鍵菜單中“Insert …”來創(chuàng)建，并可對其屬性作相應(yīng)的設(shè)置。如圖 56所示：

圖 56

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