介绍一种实时操作系统DSP/BIOS

　德州仪器新推出的DSPC6400系列最高运行时钟可以达到1.1GHz，运算能力可以达到8800MIPS。如何充分发挥DSP的这种性能优势，对软件提出了很高的要求。首先为了降低系统成本，就要求将许多以前用硬件实现的功能软件化，原来由多个DSP完成的工作由一块DSP完成，DSP要能够同时完成多个相同或不同的任务而相互之间没有影响。其次为了产品的维护和升级，要求软件尽可能地模块化，使用高级语言如C来编程，有统一的接口API。所有这些新的要求，都需要使用实时操作系统。以往直接将应用程序运行于裸机之上的作法显然已经不再适用了。德州仪器推出的DSP/BIOS技术正是基于其多年从事DSP研制生产的经验，为开发者量身定做的一个优秀软件平台。　　更可贵的是该操作系统是免费的，这为众多的中小用户使用DSP打开了方便之门。

1　实时操作系统

简单地说，实时操作系统与一般意义上的操作系统(如Windows、　　Unix等)的主要差别就在于实时操作系统提供了一种机制，使得运行于其上的应用程序都能够满足实时性的要求。　

在Windows中常见的沙漏现象(即用户等待现象)在实时系统中是绝对不允许的。因为这可能造成通讯中断，马达损毁等灾难性的结果。DSP/BIOS是特别针对实时系统，运行于德州仪器C5000，C6000系列的DSP之上的一个实时操作系统。DSP/BIOS实际上是一个可调用的系统模块API的集合。以下就各个模块分别加以介绍。

2　LOG

在开发的时候通常需要使用printf()来显示当前状态。但是printf()是非常花费时间的函数、而且不具有实时性。因为DSP需要对显示的数据进行分析，整理成合适的显示格式，并调用输出显示模块。所以在一个实时性要求很高的应用中，对printf()的调用可能会使系统根本无法满足实时要求。在DSP/BIOS中引入了一个相应的函数LOG_printf()。该函数是LOG对象的一个方法(或调用函数〕。LOG对象本质上是一个32bit的整形数，其高低16bit分别代表要显示的两个数据。例1是分别使用printf()和LOG_printf()作比较的示范程序:

#include　　＜stdio.h＞　　
/*　　Header　　files　　needed　　for　　DSP　　BIOS　　*/
#include　　＜std.h＞
#include　　＜log.h＞

　　/*　　functions　　*/
void　　func_printf();
void　　func_LOG_printf();

/*　　Objects　　created　　by　　the　　Configuration　　Tool　　*/
extern　　LOG_Obj　　logTrace;
/*
*＝＝＝＝＝＝＝＝　　main　　＝＝＝＝＝＝＝＝
*/
void　　main　　()
{
return;
}

　　void　　func_printf(int　　time)
{
printf(″Strart　　printf　　demon″);　
printf(″Current　　time＝%d　　n″　　、　　time);
printf(″End　　printf　　demon″);
return;
}

　　void　　func_LOG_printf(int　　time)
{
LOG_printf(&logTrace、″Strart　　LOG_printf　　demon″);
LOG_printf(&logTrace、　　　　″Current　　time＝%d　　n″　　、　　time);
LOG_printf(&logTrace、　　″End　　LOG_printf　　demon″);
return;
}

func_printf()和func_LOG_printf()由DSP内时钟控制每100ms周期性地分别调用一次。通过对printf()和LOG_printf()运行时间作比较发现，在C6211运行在150MHz的情况下，printf()需花费4000个周期约26.7μs，LOG_printf()只花费36个周期约0.24μs。printf()比LOG_printf()多开销100倍以上的时间，因此LOG_printf()对于实时地显示一些运行状态是非常有帮助的。而且对于熟悉C语言的开发者来说，LOG_printf()的调用格式几乎与printf()完全一样。

3 STS

对一个软件进行分析优化时，通常会用到profile的功能。但是在实时运行的DSP的环境中使用profile等效于加入了多个程序断点。由于现在的DSP通常具有很深的流水线结构来保证DSP的高运算能力，如德州仪器的C6000系列的流水线长度为12级，程序断点需要排空所有已经进入流水线的指令。这样也就破坏了真正的运行环境。同时profile还必须调用输出模块向主机传递时间信息。因此在profile的情况下真正的实时运行环境是没有办法得到保护的。DSP/BIOS针对这种情况引入了一个统计模块STS。STS对象只有4个数据Previous、Count、Total和Max。调用的方法(API)也只有4个，即STS_add()、　　STS_set()、　　STS_delta()和STS_reset()。这些API对数据的操作功能如表1所示。

如果要对某一段程序进行分析时，只需在其前后调用STS_set和STS_delta就可以了。如例2使用STS测试程序段执行周期如下：

/*　　Header　　files　　needed　　for　　DSP　　BIOS　　*/
#include　　＜sts.h＞
#include　　＜clk.h＞