基于DSP／BIOS的多信號并行處理軟件架構設計

摘要 利用DSP芯片設計出能夠支持多類(lèi)信號多路并行處理的軟件，可減少外圍專(zhuān)用算法芯片的使用，降低設計成本、縮小印制板尺寸、縮短開(kāi)發(fā)周期。文中介紹了一種利用DSP／BIOS操作系統進(jìn)行快速開(kāi)發(fā)設計的軟件架構，不僅滿(mǎn)足此種需求，并且方便了算法的裁減擴充和程序跨平臺移植，在實(shí)際應用中得到了廣泛應用和驗證。
關(guān)鍵詞 DSP／BIOS；HWI；PRD；TSK；軟件架構

隨著(zhù)信息技術(shù)和芯片技術(shù)的發(fā)展，DSP技術(shù)在航空、通信、醫療和消費類(lèi)電子設備中得到廣泛應用。伴隨主頻不斷提升及多核并行工作，DSP芯片的運算能力快速增強。運用DSP芯片快速設計多類(lèi)信號多路并行處理的軟件，變得更加重要。為滿(mǎn)足需求，文中提出一種基于DSP／ BIOS的軟件架構，可提高軟件的可維護性和可重用性，方便算法的裁減添加及程序的跨平臺移植，實(shí)現多類(lèi)信號多路并行處理的軟件快速開(kāi)發(fā)設計。

1 DSP／BIOS簡(jiǎn)介
DSP／BIOS是TI公司推出的實(shí)時(shí)操作系統，集成在CCS(Code Composer Studio)開(kāi)發(fā)環(huán)境中。DSP／BIOS采用靜態(tài)配置策略，通過(guò)去除運行代碼能使目標程序存儲空間最小化，優(yōu)化內部數據結構，在程序執行前夠通過(guò)確認對象所有權較早地檢測出錯誤，可滿(mǎn)足DSP運行時(shí)的調試和性能分析，應用DSP／BIOS可以快速編寫(xiě)高效程序，較大的簡(jiǎn)化DSP應用程序的開(kāi)發(fā)和調試。DSP／BIOS是一組可重復調用的系統模塊應用程序接口A(yíng)PI集合，分為系統模塊System、協(xié)助模塊Instrumentation、調度模塊Scheduling、同步模塊Synchronization、通信模塊Input／Out put和配置模塊CSL。系統模塊，主要完成芯片型號確認、字節序Endian Mode配置、主頻配置、芯片Cashe空間劃分及內存空間分配。協(xié)助模塊Instrumentation，主要負責消息打印、事件日志及信息追蹤工作。調度模塊，為DSP／BIOS核心功能，可細化為定時(shí)管理CLK、周期中斷管理PRD、硬中斷管理HWI、軟中斷管理SWI、任務(wù)管理TSK和空閑任務(wù)管理IDL。CLK控制片內的32位實(shí)時(shí)邏輯時(shí)鐘，負責PRD周期的設置。PRD管理周期對象，觸發(fā)應用程序周期執行性，為一種特殊的SWI。HWI管理硬件中斷，主要負責DSP與外設的數據交互，中斷服務(wù)程序應盡量短小精焊。SWI是不可阻塞搶斷式，SWI任務(wù)只能在程序編制時(shí)預先定義好。TSK是可阻塞搶斷式的，支持任務(wù)的動(dòng)態(tài)產(chǎn)生。IDL管理休眠函數，休眠函數在目標系統程序無(wú)更高優(yōu)先權的函數運行時(shí)啟動(dòng)，是一種特殊的TSK。同步模塊，負責各個(gè)調度模塊之間信息的交換傳遞，保證調度模塊之間的同步和互斥。通信模塊，允許應用程序在目標系統和主機之間交流數據。配置模塊，負責芯片底層硬件的配置。另外DSP／BIOS還帶有插件，支持實(shí)時(shí)分析、程序跟蹤和性能監視。

2 DSP軟件架構

軟件架構采用分層設計思想，共分5層：驅動(dòng)層、系統層、算法層、控制層和應用層。驅動(dòng)層完成芯片硬件接口及外圍芯片驅動(dòng)。系統層運行DSP／BIOS操作系統，完成硬件中斷、周期控制和任務(wù)調度功能。算法層提供各類(lèi)業(yè)務(wù)需求的算法API?？刂茖迂撠熫浖闹噶罱馕?、內存管理、中斷服務(wù)和交換控制。應用層為CPU調用控制DSP提供指令交互和數據交互接口。

3 子層設計
3．1 驅動(dòng)層
使用DSP／BIOS圖形化的界面，調用芯片支持庫模塊CSL，快速設置DSP底層硬件接口，完成芯片的MCBSP驅動(dòng)、EMIF驅動(dòng)和EDMA驅動(dòng)的開(kāi)發(fā)。對于外圍芯片的驅動(dòng)，如A／D芯片驅動(dòng)，首先硬件上完成DSP芯片與A／D芯片的接線(xiàn)，然后按照配置指令的幀格式完成對A／D芯片的配置。