DSP/BIOS在嵌入式数据采集系统中的应用
日期：2006-4-25 0:05:06 来源：本文摘自《PLC&FA》
点击： 作者：未知
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数据采集系统在工业测控以及试验室研究方面的应用非常广泛。随着科学技术的发展，数据采集技术被普遍认为是现代科学研究和技术发展的一个重要方面:一方面，数据采集系统正向着高精度、高速度、稳定可靠和集成化的方向发展;另一方面，数据采集系统也向着实时系统方向发展，特别是逻辑和时序要求比较高的系统。
本文介绍的嵌入式数据采集系统采用DSP/BIOS实现系统的实时响应和调度。系统介绍了硬件系统设计结构，并说明了DSP/BIOS在系统中的应用，最后阐述了系统的自启动实现。
在系统运行过程中，视频输入信号由FIFO缓冲后送入DSP的外围扩展SDRAM，经DSP处理后输出到PCI接口及总线与上位机通讯。SDRAM主要保存系统实时运行的程序和临时数据，FLASH保存系统的启动及处理程序和一些配置参数。外围JTAG接口不仅可以对系统进行调试，还可以实现实时输出信号处理的结果。
DSP/BIOS提供的运行服务包括基于优先级的任务调度、中断处理和IO服务。在软件开发阶段，它为实时应用提供底层软件，节约实验室开发时间。DSP/BIOS的数据获取、统计和事件记录功能在软件调试阶段和主机的CCS(Code Composer Studio，TI发布的集成开发环境)内的分析工具配合，可以完成对应用程序的实时探测、跟踪和监控，与RTDX技术和CCS的可视化工具相配合，除了可以直接实时显示原始数据外，还可以对原始数据进行处理，如实时FFT频谱分析等。
DSP/BIOS由3部分组成:(1)DSP/BIOS实时多任务内核;(2)API、DSP/BIOS实时分析工具;(3)DSP/BIOS配置工具。
3.1 DSP/BIOS实时内核和API
DSP/BIOS API被分为多个模块，根据应用程序模块的配置和使用情况的不同，DSP/BIOS的代码为500字到6500字不等。应用程序通过调用API来使用DSP/BIOS，所有DSP/BIOS的API都是以C可调用的形式提供的。只要遵从C的调用约定，汇编代码也可以调用DSP/BIOS的API。
本系统中要用到DSP/BIOS实时内核中的CSL(Chip Support Library)调用板级支持包，调用GBL(Global Setting Manager)对系统的环境进行加载，调用HWI(Hardware Interrupt Manager)对系统需要用到的硬件中断进行设置，调用SWI(Software Interrupt Manager)对系统的软件中断进行设置。对用到实时数据交换的地方还需要调用RTDX(Real-time Data Exchange Setting)对交换模块进行设置。
3.2 DSP/BIOS配置工具
DSP/BIOS配置工具有一个类似Windows资源管理器的界面，它具有两个功能:一个是在运行时设置DSP/BIOS库使用的一系列参数;一个是作为一个可视编辑器，创建被DSP应用程序调用的DSP/BIOS API函数时所使用的运行对象，这些对象包括软件中断、任务、IO流及是件日志等。
本系统中在调试时需要用到软件仿真环境，这些环境的参数需要在配置工具中设定具体的参数，比如SDRAM的大小、类型，DSP的外部设备硬件中断号设定，信息处理程序的软件中断设定等。使用配置工具，DSP/BIOS的对象可以事先配置好并和应用程序绑定在一起，比运行是动态建立这些对象有更高的响应速度。
1 引言
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数据采集系统在工业测控以及试验室研究方面的应用非常广泛。随着科学技术的发展，数据采集技术被普遍认为是现代科学研究和技术发展的一个重要方面:一方面，数据采集系统正向着高精度、高速度、稳定可靠和集成化的方向发展;另一方面，数据采集系统也向着实时系统方向发展，特别是逻辑和时序要求比较高的系统。
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本文介绍的嵌入式数据采集系统采用DSP/BIOS实现系统的实时响应和调度。系统介绍了硬件系统设计结构，并说明了DSP/BIOS在系统中的应用，最后阐述了系统的自启动实现。
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2 系统的硬件结构WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
在本系统中，采用TI的高端DSP芯片—TMS320C6205作为系统的CPU，外围扩展同步动态RAM和异步静态ROM(FLASH)，并带有数据采集缓冲系统FIFO，CPU通过自身的外围接口直接连接到PCI总线上，实现系统与主机的实时通讯。系统结构图如图1。
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在系统运行过程中，视频输入信号由FIFO缓冲后送入DSP的外围扩展SDRAM，经DSP处理后输出到PCI接口及总线与上位机通讯。SDRAM主要保存系统实时运行的程序和临时数据，FLASH保存系统的启动及处理程序和一些配置参数。外围JTAG接口不仅可以对系统进行调试，还可以实现实时输出信号处理的结果。
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3 DSP/BIOS实时系统WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
DSP/BIOS可以看作一个准实时操作系统，主要是为需要实时调度和同步以及主机/目标机系统通信和实时监测的应用而设计的。DSP/BIOS支持的TI DSP芯片的各种实时操作系统都是以DSP/BIOS作为底层软件，为嵌入式应用提供基本的运行服务。此外，它还能通过系统中的JTAG接口实时获取目标机的信息，并传送到上位机对应用程序进行实时分析。
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DSP/BIOS提供的运行服务包括基于优先级的任务调度、中断处理和IO服务。在软件开发阶段，它为实时应用提供底层软件，节约实验室开发时间。DSP/BIOS的数据获取、统计和事件记录功能在软件调试阶段和主机的CCS(Code Composer Studio，TI发布的集成开发环境)内的分析工具配合，可以完成对应用程序的实时探测、跟踪和监控，与RTDX技术和CCS的可视化工具相配合，除了可以直接实时显示原始数据外，还可以对原始数据进行处理，如实时FFT频谱分析等。
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DSP/BIOS由3部分组成:(1)DSP/BIOS实时多任务内核;(2)API、DSP/BIOS实时分析工具;(3)DSP/BIOS配置工具。
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3.1 DSP/BIOS实时内核和API
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DSP/BIOS API被分为多个模块，根据应用程序模块的配置和使用情况的不同，DSP/BIOS的代码为500字到6500字不等。应用程序通过调用API来使用DSP/BIOS，所有DSP/BIOS的API都是以C可调用的形式提供的。只要遵从C的调用约定，汇编代码也可以调用DSP/BIOS的API。
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本系统中要用到DSP/BIOS实时内核中的CSL(Chip Support Library)调用板级支持包，调用GBL(Global Setting Manager)对系统的环境进行加载，调用HWI(Hardware Interrupt Manager)对系统需要用到的硬件中断进行设置，调用SWI(Software Interrupt Manager)对系统的软件中断进行设置。对用到实时数据交换的地方还需要调用RTDX(Real-time Data Exchange Setting)对交换模块进行设置。
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3.2 DSP/BIOS配置工具
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DSP/BIOS配置工具有一个类似Windows资源管理器的界面，它具有两个功能:一个是在运行时设置DSP/BIOS库使用的一系列参数;一个是作为一个可视编辑器，创建被DSP应用程序调用的DSP/BIOS API函数时所使用的运行对象，这些对象包括软件中断、任务、IO流及是件日志等。
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本系统中在调试时需要用到软件仿真环境，这些环境的参数需要在配置工具中设定具体的参数，比如SDRAM的大小、类型，DSP的外部设备硬件中断号设定，信息处理程序的软件中断设定等。使用配置工具，DSP/BIOS的对象可以事先配置好并和应用程序绑定在一起，比运行是动态建立这些对象有更高的响应速度。
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