TIDSP/BIOS機電學院：Yys實時操作系統的概述DSP/BOIS簡介DSP/BIOS的功能及分析前言1.1什么是RTOS？RTOS稱為實時多任務操作系統(Real-TimeOperatingSystem)，是嵌入式應用軟件的基礎和開發平臺，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，并能根據各個任務的優先級，合理地在不同任務之間分配CPU時間。1.2 用RTOS有什么好處？RTOS是針對不同處理器優化設計的高效率實時多任務內核。據專家預測，在優秀RTOS上跨處理器平臺的程序移植只需要修改1％~5％的內容。它的引入解決了嵌入式軟件開發標準化的難題。基于RTOS開發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繼承了大量外設器件，DSP逐漸從高速數字處理引擎轉變成具備多種微控制功能的芯片。因此在實際應用中DSP在繼續用來完成算法的同時，還要完成包括信號采樣，驅動控制，通訊等任務在內的整個系統的功能。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的實時性。傳統的前后臺模式已經難以滿足實際要求。（ucos/uclinux/bios）

所有的DSP/BIOS對象都可以在配置工具中靜態建立；實時監測數據在主機端做格式化處理；

API函數是模塊化的，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中完成，這樣不會影響應用程序的運行。如果CPU太忙，不能執行后臺任務，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核。它主要是為需要實時調度和同步以及主機-目標系統通訊和實時監測（Instrumentation）的應用而設計的。

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TI’seXpressDSP技術的重要組成部分。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）和程序開發工具。主要包括以下核心模塊：1.任務調度模塊（HWI/SWI/TSK）2.進程同步模塊(SEM/QUE/MBX)3.數據輸入輸出模塊(PIP/SIO)4.調試模塊(LOG/STS)利用這些功能用戶可以比較方便的編寫各種結構復雜，實時性強，運行效率高的應用軟件，降低了軟件開發的難度，提高了調試效率。3.1 dsp/bios中的時鐘用戶可以往DSP/BIOS配置中定義DSP/BIOS系統時鐘參數。除了系統時鐘之外，用戶可以建立其它時鐘對象（CLK,PRD），實現在每次定時器中斷發生時觸發某函數的執行。很多DSP/BIOS的API函數都有一個超時的函數。DSP/BIOS會使用系統時鐘來判斷是否超時。3.1DSP/BIOS中中的時時鐘模模塊高分辯率

計時Globalsetting中設置主頻，（C2000）低分辯率

計時系統時鐘PRD管理器的屬性頁的

“UseCLKManagerto

DrivePRD”控制是否

使用CLK管理器驅動系統時鐘

PRD對象如果不用低分辨率時鐘驅動，

則設置Micrsecends/tick

CLK管理器的屬性中設置：

時鐘周期寄存器的值，

以決定中斷發生的時間間隔PRD對象的屬性中設置幾次系統時鐘tick運行一次PRD函數系統中中的高高/低分辨辨率時時鐘DSP/BIOS提提供供了了兩兩種種獨獨立立的的時時鐘鐘管管理理方方法法：：高高分分辨辨率率和和低低分分辨辨率率的的時時鐘鐘管管理理。。在在默默認認設設置置中中，，系系統統時時鐘鐘使使用用低低分分辨辨率率的的時時鐘鐘管管理理。。每每當當進進入入一一次次定定時時器器中中斷斷服服務務程程序序時時，，低低分分辨辨率率的的計計數數器器加加1，，因因此此，，低低分分辨辨率率的的計計數數器器記記錄錄了了定定時時器器中中斷斷發發生生的的次次數數，，也也就就是是說說低低分分辨辨率率的的時時鐘鐘與與定定時時器器中中斷斷時時鐘鐘一一一一致致。。而而高高分分辨辨率率時時鐘鐘是是定定時時器器的的計計數數寄寄存存器器被被減減的的次次數數。。（（對對于于28X系系列列就就是是低低分分辨辨率率乘乘以以TIMERPRD的的值值））CLK模塊為用用戶周期期性調用用提供方方法，同同時對一一些代碼碼評估工工具提供供了時間間參考。。實際上上CLK模塊完全全依賴于于DSP的定時器器中斷。。CLK管理器還還允許隨隨意建立立各種時時鐘函數數，當定定時器中中斷發生生時，CLK管理器就就執行這這些時鐘鐘函數。。當定時器器減至0時，便產產生定時時器中斷斷。內核核進入中中斷服務務子程序序CLK_F_isr函數。時時鐘管理理模塊CLK周期函數數管理模模塊PRD許多應用用程序都都需要根根據I/O口可用性性或其它它可編程程的事件件來調度度函數。。其余的的應用程程序則基基于實時時時鐘來來調度函函數。用戶可可以創創建多多個PRD對象，，但它它們都都由同同一個個系統統時鐘鐘驅動動。它它的周周期是是以系系統時時鐘為為單位位。3.2dsp/bios中的線線程許多實實時DSP應用都都需要要同時時執行行許多多不相相關的的功能能(functions,函數),這這些功功能一一般是是對外外部事事件的的響應應.這些功功能就就叫線線程.DSP/BIOS定義線線程為為任何何獨立立的指指令流流.可可以以是一一個函函數,或或一個個中斷斷服務務程序序.DSP/BIOS使應用用程序序按線線程結結構化化設計計,每每個線線程完完成一一個模模塊化化的功功能.多線程程程序序中允允許高高優先先級線線程搶搶占低低優先先級線線程，，以及及線程程間的的同步步和通通訊.3.2dsp/bios中的線線程DSP/BIOS支持多多種不不同優優先級級的線線程，，每種種線程程的類類型都都有不不同的的執行行和搶搶占特特性。。這些些線程程按照照優先先級從從高到到低的的順序序排列列如下下：1.硬件中斷（（HWI），包括CLK函數2.軟件中斷（（SWI），包括PRD函數3.任務（TSK）4.空閑循環（（IDL）硬件中斷硬件中斷是是用來處理理應用程序序響應外部部異步事件件必須執行行的關鍵任任務。在典型的DSP應用中，硬硬件中斷是是由片上外外設或外部部設備觸發發的，然后后跳轉地址址。硬件中中斷ISR可以使用匯匯編，C語言或兩種種混合編寫寫。所有硬件中中斷會一直直運行到結結束（可以以被搶占））。即使被被觸發多次次，該ISR也只運行一一次。因此此用戶必須須盡量減小小HWI函數執行的的代碼量。。當硬件中斷斷產生之后后，DSP/BIOS就會調用相相應的HWI函數。如果果把HWI設置為Dispatch的話，則會會在調用HWI函數的前后后自動調用用HWI_enter和HWI_exit。軟件中斷DSP/BIOS的SWI模塊提供了了軟件中斷斷的能力。。通過在程程序中調用用一個API函數，即可可觸發中斷斷。優先級級介于硬件件中斷與任任務之間。。適用于處處理頻率較較低或者實實時性沒有有硬件中斷斷嚴格的程程序作業。。當軟件中斷斷被觸發時時，它會在在等待中的的硬件中斷斷都執行完完后才開始始執行。正正在運行的的SWI線程在任何何時刻都可可以被高優優先級搶斷斷。另一方方面，SWI線程總能搶搶占任務的的執行。15個優先級，，為了滿足足同一時刻刻出現的最最大數量的的線程搶占占，每增加加一個優先先級別，所所需的堆棧棧大小就會會增加。任務TSK模塊優先級級高于空閑閑但低于HWI和SWI模塊。任務務自身共有有15個優先級。。每個任務務總是處于于四種執行行狀態之一一。1.運行態（Runing）:代表該任務務正在執行行2.就緒態（Ready）：已經被被調度等待待可用3.阻塞態（Blocked）：等待某某個事件或或者資源4.終止態（Terminated）：代表任任務已經被被終止空閑循環空閑循環是是DSP/BIOS的后臺線線程，可以以被其它任任何一個線線程搶占。。目標DSP和主機分分析工具間間的通信通通常在空閑閑狀態循環環中執行。。這保證了了分析工具具不會影響響應用程序序的處理。。3.2dsp/bios中的線程3.2dsp/bios中的線程DSP/BIOS運行優先級級最高的線線程當下面情況況發生時,不一定定運行優先先級最高的的線程:(1)HWI_disable,SWI_disable或TSK_disable被調用(2)高高優先級的的任務處于阻塞時時,即調用用了TSK_sleep,LCK_pend,MBX_pend,orSEM_pend.線程特點比比較3.2.5線程特特點的比較較HWI和SWI都使用系統統堆棧，而而每個TSK都有自己的的堆棧。可可以在TSK線程之間隨隨意地互相相切換，切切換時DSP/BIOS將自自動動地地更更新新堆堆棧棧寄寄存存器器，，因因此此TSK線程程可可以以被被阻阻塞塞。。這這樣樣TSK就可可以以寫寫成成一一個個死死循循環環：：While(1){Do_some_task();Yield_to_other_task();}Do_some_task做這這個個TSK所要要做做的的事事情情，，Yield_to_other_task則把把控控制制權權轉轉給給其其他他的的TSK。例例如如如如果果是是把把控控制制權權轉轉給給同同樣樣優優先先級級的的其其他他TSK，則則可可以以調調用用TSK_yield函數數。。如如果果是是要要把把控控制制權權轉轉給給低低優優先先級級的的TSK，則則可