DSP与RTOS

zzhhui · 发表于 2004-9-12 10:30:13

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本帖最后由 cjsb37 于 2013-4-29 09:11 编辑

DSP与RTOS
TI的CCS提供BIOS，ADI的VDSP提供VDK，都是基于各自DSP的嵌入式多任务内核。DSP编程可以用单用C，也可以用汇编，或者二者结合，一般软件编译工具都提供了很好的支持。我不想在这里多说BIOS，VDK怎么用这在相应的文档里说的很详细。我想给初学者说说DSP的RTOS原理。用短短几段话说这个复杂的东西也是挑战！^_^
其实DSP的RTOS和基于其他处理器的通用RTOS没什么大的区别，现在几乎人人皆知的uCOSii也很容易移植到DSP上来，只要把寄存器保存与恢复部分和堆栈部分改改就可以。一般在用BIOS和VDK之前，先看看操作系统原理的书比较好。uCOS那本书也不错。
BIOS和VDK其实是一个RTOS内核函数集，DSP的应用程序会和这些函数连接成一个可执行文件。其实实现一个简单的多任务内核并不复杂，首先定义好内核的各种数据结构，然后写一个scheduler函数，功能是从所有就绪任务中（通过查找就绪任务队列或就绪任务表）找出优先级最高的任务，并恢复其执行。然后在此基础上写几个用于任务间通信的函数就可以了，比如event,message box,等等。
RTOS一般采用抢先式的任务调度方式，举例说当任务A等待的资源available的时候,DSP会执行一个任务调度函数scheduler,这个函数会检查当前任务是否比任务A优先级低，如果是的话，就会把它当前挂起，然后把任务A保存在堆栈里寄存器值全部pop到DSP处理器中(这就是所谓的任务现场恢复）。接着scheduler还会把从堆栈中取出任务A挂起时的程序执行的地址，pop到PC，使任务A继续执行。这样当前任务就被任务A抢先了。
使用RTOS之后，每个任务都会有一个主函数，这个函数的起始地址就是该任务的入口。一般每个任务的主函数里有一个死循环，这个循环使该任务周期地执行，完成一部分算法模块的功能，其实这个函数跟普通函数没任何区别，类似于C语言中的main函数。一个任务创建的时候，RTOS会把这个函数入口地址压入任务的堆栈中，好象这个函数（任务）刚发生过一次中断一样。一旦这个新创建任务的优先级在就绪队列中是最高的，RTOS就会从其堆栈中弹出其入口地址开始执行。
有一个疑问是，不使用RTOS，而是简单使用一个主循环在程序中调用各个函数模块，一样可以实现软件的调度执行。那么，这种常用的方法与使用RTOS相比有什么区别呢？其实，使用主循环的方法不过是一种没有优先级的顺序执行的调度策略而已。这种方法的缺点在于，主循环中调用的各个函数是顺序执行的，那么，即使是一个无关紧要的函数（比如闪烁一个LED），只要他不主动返回，也会一直执行直到结束，这时，如果发生一个重要的事件（比如DMA buffer full 中断)，就会得不到及时的响应和处理，只能等到那个闪烁LED的函数执行完毕。这样就使整个DSP处理的优先次序十分不合理。而在使用了RTOS之后，当一个重要的事件发生时，中断处理会进入RTOS，并调用scheduler,这时scheduler 会让处理这一事件的任务抢占DSP处理器（因为它的优先级高）。而哪个闪烁LED任务即使晚执行几毫秒都没任何影响。这样整个DSP的调度策略就十分合理。
RTOS要说的内容太多，我只能讲一下自己的一点体会吧