1 DSP/BIOS的優(yōu)點(diǎn)

DSP/BIOS 是一個(gè)用戶可剪裁的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，主要由3部分組成:多線程實(shí)時(shí)內(nèi)核;實(shí)時(shí)分析工具;芯片支持庫(kù)。利用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)程序，可以方便快速地開(kāi)發(fā)復(fù)雜的DSP程序。操作系統(tǒng)維護(hù)調(diào)度多線程的運(yùn)行，只需將定制的數(shù)字信號(hào)處理算法作為一個(gè)線程嵌入系統(tǒng)即可;芯片支持庫(kù)幫助管理外設(shè)資源，復(fù)雜的外設(shè)寄存器初始化可以利用直接圖形工具配置;實(shí)時(shí)分析工具可以幫助分析算法實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。

DSP/BIOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的圖形配置界面包括:

(1)全局設(shè)置(system)— 包括內(nèi)存配置、芯片支持庫(kù)設(shè)置、endian模式設(shè)置等;

(2)操作系統(tǒng)調(diào)度工具(scheduling)— 包括定時(shí)器、周期器、硬件中斷管理、軟件中斷管理、任務(wù)調(diào)度、系統(tǒng)空載任務(wù)函數(shù)等;

(3)同步機(jī)制(synchronization)一一提供一般操作系統(tǒng)都具有的信號(hào)燈、郵箱、隊(duì)列、鎖4個(gè)工具;

(4)芯片支持庫(kù)(chip support library)— 針對(duì)不同的DSP芯片幫助配置DSP的外設(shè)資源，最常用的有DMA,MCBSPEMIF,TIMER等的配置;

(5)主機(jī)交互接口(input/output)— 提供DSP實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)與主機(jī)通過(guò)仿真口和CCS(集成開(kāi)發(fā)系統(tǒng))交互數(shù)據(jù)的機(jī)制;

(6)調(diào)試工具(instrumentation)— 記錄器(LOG)可以提供調(diào)試信息，但是特別針對(duì)實(shí)時(shí)操作優(yōu)化;統(tǒng)計(jì)工具(STS)可以統(tǒng)計(jì)調(diào)試過(guò)程中的各種事件。

通過(guò)使用 DSP/BIOS，我們可以:

(1)使用多線程技術(shù)高效地管理DSP的運(yùn)行，以提高運(yùn)行效率;

(2)使用標(biāo)準(zhǔn)接口的I/O和中斷;

(3)高效地定義和配置系統(tǒng)資源，如系統(tǒng)內(nèi)存和中斷向量表;

(4)通過(guò)實(shí)時(shí)分析工具對(duì)用戶應(yīng)用程序的運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)查看;

(5)向用戶的目標(biāo)應(yīng)用程序添加數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并圍繞一組相關(guān)線程來(lái)加以組織:

(6)幾乎所有的初始化都可以通過(guò)圖形化配置來(lái)完成，而不必詳細(xì)了解各個(gè)寄存器的每一位所代表的意義;

(7)通過(guò)調(diào)用DSP/BIOS或CSL(芯片支持庫(kù))的API庫(kù)函數(shù)，使代碼效率更高、程序可讀性和可移植性更強(qiáng)，從而使得向新的TMS320DSP移植更加容易。例如:開(kāi)全局中斷可以用HWI_enable()，啟動(dòng)DMA可以用DMA_start(hDMA0)，這樣比直接通過(guò)寄存器配置來(lái)完成具有更強(qiáng)的可讀性和可移植性，而且不會(huì)出錯(cuò)，也不必查閱相應(yīng)的寄存器信息。

2 DSP/BIOS的資源優(yōu)化

由于 DSP/BIOS的很多功能只有在調(diào)試時(shí)使用或者根本不用，如果不需要用到的部分都使用默認(rèn)的配置將會(huì)占用較大的內(nèi)存資源，如果用戶程序較大就會(huì)造成DSP內(nèi)存資源緊張或不足。由于DSP/BIOS是一個(gè)可剪裁的操作系統(tǒng)，可以很方便地將不需要用到的功能關(guān)閉，以節(jié)省空間。表1列出了減少DSP/BIOS所占資源的幾種措施以及在C62x中可以減少的存儲(chǔ)空間大小。

表中減少的空間大小只作為參考，隨著CCS的版本不一樣可能會(huì)有一定差別。筆者在CCS2.20.18上編寫了一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，DSP采用的是TMS320C6203，主程序采用C語(yǔ)言編寫。優(yōu)化前的.out文件大小為78.6KB，轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制文件為28.3KB;優(yōu)化后的.out文件為29.4KB，轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制文件為4.4KB。

3 程序的自舉引導(dǎo)方法

TMS320C6000器件可以設(shè)置成3種自舉方式，其加載過(guò)程分別敘述如下:

①不加載 。CPU直接從存儲(chǔ)器的0地址處開(kāi)始執(zhí)行指令。如果系統(tǒng)中使用的是SDRAM，那么CPU 會(huì)先掛起，直到SDRAM的初始化完成。TMS320C6x1x 不具有這類方式。

②ROM 加載。位于外部存儲(chǔ)空間的ROM中的程序首先通過(guò)DMA/EDMA搬入地址。處。盡管加載過(guò)程是在芯片外部被復(fù)位信號(hào)釋放以后才開(kāi)始的，但是當(dāng)芯片仍處于內(nèi)部復(fù)位保持時(shí)，就開(kāi)始了上述的傳輸過(guò)程了。用戶可以指定外部ROM 的存儲(chǔ)寬度，EMIF會(huì)自動(dòng)將相鄰的8bit或16bit數(shù)據(jù)合并成32bit。ROM中的程序必須以little endian的格式存儲(chǔ)。用DMA/EDMA進(jìn)行的這一加載過(guò)程是一個(gè)單幀的數(shù)據(jù).tk傳輸。傳輸過(guò)程完成
之后，CPU退出復(fù)位狀態(tài)，開(kāi)始執(zhí)行地址0處的指令。對(duì)于 TMS320C6x0x,DMA使用默認(rèn)的ROM時(shí)序從CEl空間中拷貝64KB數(shù)據(jù)到地址0處。

對(duì)于 TMS320C6x1x,EDMA使用默認(rèn)的ROM時(shí)序從CE1空間(C64x從EMIFB CE1空間)拷貝1KB數(shù)據(jù)到地址0處。

③主機(jī) (HPI)引導(dǎo)。CPU停留在保持狀態(tài)，其余硬件部分均保持正常狀態(tài)。在這期間，外部主機(jī)通過(guò)主機(jī)口或PCI口(如6205或64x)初始化CPU的存儲(chǔ)空間。主機(jī)完成所有的初始化工作后，將主機(jī)口控制寄存器中的DSPINT位設(shè)置為1，結(jié)束引導(dǎo)過(guò)程。此時(shí)CPU退出復(fù)位狀態(tài)，開(kāi)始執(zhí)行地址0處的指令。在主機(jī)引導(dǎo)過(guò)程中，主機(jī)可以對(duì)DSP所有的存儲(chǔ)空間進(jìn)行讀和寫。

其中，用得最多的是ROM加載。為了生成可以從ROM中自舉的代碼，就要注意DSP/BIOS中的存儲(chǔ)器設(shè)置。對(duì)于TMS320C6x0x，一般而言，64KB的代碼就足夠了，那樣就只需選擇好各個(gè)代碼段的Load Address和Run Address就可以了。DSP/BIOS將自動(dòng)生成cmd文件，而不需用戶自己編寫。如果64KB不夠，則需自己編寫boot程序。而對(duì)于TMS320C6x1x ,1KB的程序一般是不夠用的，所以要自己編寫boot程序。下面以TMS320C6711為例介紹DSP/BIOS中程序空間的配置以及boot程序的編寫方法。

TMS320C6711內(nèi)部含有64KB的RAM，既可以配置為L(zhǎng)2Cache，也可以配置成SRAM。一般而言，在系統(tǒng)上電復(fù)位時(shí)配置為SRAM，將1KB的引導(dǎo)程序從ROM中拷貝到SRAM中，而在引導(dǎo)程序中將用戶的程序從ROM中拷貝到SBSRAM中或SDRAM中去執(zhí)行。在主程序的初始化部分將內(nèi)部RAM配置為高速緩存，這樣可以提高程序的運(yùn)行速度。當(dāng)然，也可以把內(nèi)部RAM用作SRAM，把全部的用戶程序都引導(dǎo)到其中來(lái)執(zhí)行，
這樣可以不用外接SBSRAM或SDRAM 。

首先在 DSP/BIOS的存儲(chǔ)器段管理器(Memory Section Manager)中指定如下幾段:
FLASH_BOOT:or igin=000000000,le ngth=0x400;(存儲(chǔ)自舉代碼)
FLASH_REST:or igin=0x90000400,le ngth=Ox1fc00;(存儲(chǔ)主程序代碼等)
IRAM :or igin= 000000000,length= 0x10000;(內(nèi)部RAM)
SDRAM 或SBSRAM:origin=Ox80000000(CEO),length與外接存儲(chǔ)器大小有關(guān)，如果沒(méi)有則可省略。

上電復(fù)位時(shí)，F(xiàn)LASHesBOOT中的數(shù)據(jù)被復(fù)制到IRAM 中從地址0開(kāi)始的一段，然后從地址0開(kāi)始執(zhí)行程序。因此，在這段代碼中要把其它相應(yīng)的段從加載地址復(fù)制到運(yùn)行地址。在DSP/BIOS程序中，所用到的段及其相應(yīng)的加載地址和運(yùn)行地址建議按表2、表3安排。

在 BOOT 程序中，首先要初始化EMIF的相關(guān)寄存器，特別是有外接存儲(chǔ)器時(shí)(如SDRAM或SBSRAM)，一定要先初始化相關(guān)寄存器，主要是EMIF全局控制寄存器和CE空間控制寄存器。然后將加載地址位于ROM中而運(yùn)行地址位于RAM中的段從ROM中復(fù)制到RAM中。具體的加載地址和運(yùn)行地址可以在map文件中查到。最后，將程序指針跳轉(zhuǎn)到主程序入口(c_int00)開(kāi)始執(zhí)行。BOOT程序如下:

.sect " .myBootCode "
.global myBootCode

.ref _c_int00

;====myBootCode ===

myBootCode :

;***************

;Configure EMIF

;***************

...... ......

;***************

;CopySections

;***************

...... ......

;***************

;StartProgram

;***************

mvkl .S 2 _c_int00, B0

mvkh .S 2 _c_int00, B0

B . S2 B0

; jump to _c_int00

nop 5

編寫完 boot程序后，在cmd文件中加上一句:.my_boot_code: {} load=FLASH_BOOT,run=IRAM