2020年DSPBIOS环境下的数据通信论文

1、DSPBIOS环境下的数据通信论文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 ）。 本文在对各种通信方式进行简要介绍的基础上 , 对各种通信方式进行 比较,并给出利用 PIP 对象进行数据通信的 1 个例

2、子。（ 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的通信。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 对象来实现的。开发DSP应用时，可以应用HST对象来模仿数据流和测试程序 算法对数据的处理。 在程序开发的早期, 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主机文件中的数据, 以及使用输出通 道对象把算法处理过的结果反馈回主机一侧, 以供查验或比较。 在程 序开发的后期，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的通信。2）管道通信管道（PIP）对象用于管理块I/O （也称为

3、基于流的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的缓 冲区（称为帧）。所有的 I/O 操作在每一刻只处理 1 帧。尽管每一帧 长度是固定的，但是应用程序可以在每一帧中放置可变数量的数据 （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的任意 2 个线程之间传递数据。经常地， 管道的一端由 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） 用于同步数据的传输， 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

4、被触发，以通知程序有空闲帧 或者有数据可以利用。（ 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。 流通道可以是只读的（用于输入）或者只写的（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 个设备操作的细节。流I/O的一个重要方面是它的异步特性。 当应用 程序正在处理当前缓冲区时， 一个新的输入缓冲区正在被添充和以前 的缓冲区正在被输出。 流交换的是指针而不是数据， 这就大大减少了 开销，使得程序更能满足实时约束的要求。流模块（SIO ）通过驱动 程序来与不同类型的设备打交道。驱动程序由 DEV （ Device ）模块管 理

5、。设备驱动程序是管理一类设备的软件模块。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。图1给出了流与设备之间的交互示意图。（ 4）各种通信方式比较DSP/BIOS 支持两种不同的数据传输模型，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的拷贝。 一般来说， 管道模 型支持低级通信，而流模型支持高级的、与设备无关的 I/O 。具体情 况如表 1 所列。管道对象（PIP与HST流对象（SIO与DEV程序员必须创建 自

6、己的驱动程序提供了一种创建设备驱动程序的更加结构化方法读 / 写线程可以是任意线程类型或者主机 PC端必须由使用SIO调用的 任务（TSK来处理，另一端必须由使用 D_调用的HWI处理PIP函 数是非阻塞的， 程序在管道写或读之间必须进行检查， 以确保缓冲区 可利用 SIO_put 、SIO_get 和 SIO_reclaim 是阻塞函数( SIO)_issue 是非阻塞函数)使用更少的内存，一般较快更加灵活，使用简单每个 管道拥有自己的缓冲区缓冲区能够从一个流传输到另一个流而不用 拷贝管道必须使用配置工具静态地配置流可以在运行时刻创建或者 使用配置工具静态地配置对推栈设备( stacking

7、 devic )没有内建地 支持提供对堆栈设备(stacking devic )的支持使用HST(内部PIP 实现)使得主机与目标机的通信容易起来 DSP/BIO提供了大量的设备 驱动程序在基于以上分析的基础上， 给出利用管道进行通信的 1 个例子。 该例是音频处理的一个例子。 数据从数据源输入到编码器以后经量化 通过串行口输入到目标机， 目标机处理完毕后再经串行口发送到编码 器，由编码器经扬声器输出。图 2 给出数据的流程图。( 1)管道设计该例中，设计了 DSS_rxPipe和DSS_txPipe两个管道，其中DSS_rxPipe用于数据的接收，DSS_txPipe用于数据的发送。2)线程

8、设计由于每个管道分别对应 1 个读写线程，因此，发送管道与接收 管道总共需要 4个读写线程。本例中为了简化设计， 只设计了 2 个线 程。其中，音频处理函数（设计为软件中断 SW）I 既作为接收管道的 读线程又作为发送管道的写线程；串行口接收中断处理服务例程 ISR 既作为接收管道的写线程又作为发送管道的读线程。每次中断发生时，串行口中断服务例程（ISR ）把数据接收寄存 器（DRR中的数据字（32位）拷贝到数据接收管道的一空闲帧中。 当1帧被填满时，ISR把该满帧写到数据接收管道中（通过调用 PIP_put），供该管道的读线程（即音频处理函数）读取。音频处理 函数执行时， 它读取接收管道中的

9、一满帧， 处理完毕后再把它写到发 送管道的一空闲帧中，供该管道的读线程（即 ISR）发送。每次ISR 触发时，它从发送管道中读取一满帧（若有的话），并每次 32位字 地发向串行口发送寄存器（DXR直到1帧中的所有数据发送完毕。 然后，该空闲帧被回收到发送管道，供音频处理函数（即该管道的写 线程使用）。需要注意的是，由于例子当中发送速率与接收速率一样， 因此，中断处理函数不但负责数据的接收也负责数据的发送， 并且每 次中断执行时只发送 1 个 32位字。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

10、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 _读函数以及接收管道 _ 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