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多核DSP快速入门5.SYS/BIOS的使用实例分析

来源:IT165收集  发布日期:2016-04-28 21:40:24
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SYS/BIOS是一个可扩展的实时内核(或者说是操作系统),其提供了许多模块化的APIs(应用程序接口),支持抢占式多线程,硬件抽象,实时分析和配置工具,其设计目的是为了最大限度地减少对内存和CPU的要求。其拥有很多实时嵌入式操作系统的功能,如任务的调度,任务间的同步和通信,内存管理,实时时钟管理,中断服务管理等。有了它,用户可以编写复杂的多线程程序,并且会占用更少的CPU和内存资源。 SYS/BIOS的早期版本是DSP/BIOS,更名的原因,是因为SYS/BIOS不仅可以用于DSP,而且也可以嵌入到ARM等其他SoC中去。SYS/BIOS是一个可用于实时调度、同步,主机和目标机通信,以及实时分析系统上的一个可裁减实时内核,它提供了抢占式的多任务调度,对硬件的及时反应,实时分析和配置工具等。同时也提供标准的API接口,易于使用。它是TI的eXpressDSP实时软件技术的的一个关键部分。 CCS中集成安装了SYS/BIOS,能够大大方便用户编写多任务应用程序。另一方面,SYS/BIOS可以在XDCtools中使用配置技术,极大地方便了SYS/BIOS的开发流程。 本节主要是通过一些简单的SYS/BIOS的例子来介绍相关APIs组件的作用,这里主要包括了时钟Clock模块、任务Tsk模块、软件中断Swi模块、信号量Sem模块及日志Log模块五类简单模块的使用。
一、新建SYS/BIOS项目 (1)在项目模板中选择SYS/BIOS项目中的Hello Example模板,点击Next
(2)在RTSC(XDCtools的别称)配置页中选中需要的SYS/BIOS,XDCtools及其他组件的版本,Target保持默认,不需修改,如果Platform没有自动填充,选择与设备适用的平台。Build-profile决定程序链接的库,推荐使用release,即使仍然处于创建和调试阶段,点击完成创建项目。
Tips:当我们开始使用SYS/BIOS时,是不能指定自己添加的链接命令文件.cmd。因为.cmd会在构建工程的时候由SYS/BIOS自动创建并使用。 (3)点击编译 (4)导入target文件后,点击调试,运行得到结果
二、SYS/BIOS的模块与配置 (1)SYS/BIOS可以用文本编辑器或者是图像配置编辑器XGCONF来编辑,双击打开.cfg文件如下
单击System Overview,可以显示程序当前使用的主模块(带绿色小箭头的) (2)各种APIs模块的添加这里有两种方法,一种是直接双击主模板进入,然后勾选Add
另一种方法是在Available Products中右击选中的模块,选择Use
(3)各个API模块的作用 CLK:片内定时器模块,主要控制片内定时器并提供高精度的32位实时逻辑时钟,它能控制中断的速度,使之最快达到单指令周期时间。 HST:主机输入/输出模块,管理主机通过对象,它允许应用程序在目标系统和主机之间交流数据,主机通道通过静态配置为输入或输出。 HWI:硬件中断模块,提供对硬件中断服务例程的支持,可在配置文件中指定当硬件中断发生时需要启动的函数 IDL:休眠功能模块,管理休眠函数在目标系统程序没有更高优先权的函数运行时启动 LOG:日志模块,管理LOG对象,LOG对象在目标系统程序执行时实时捕捉事件,开发者可以使用系统日志或定义自己的日志,并在CCS中利用它实时浏览信息。 MEM:存储器模块允许指定存放目标程序的代码和数据所需的存储器段 PIP:数据通道模块管理数据通道,它用来缓存输入和输出数据流,这此数据通道提供一致性的软件数据结构,可以使用它们驱动DSP和其他实时外围设备之间的I/O通道 PRD:周期函数模块,管理周期对象,它触发应用程序的周期性执行。 RTDX:实时数据交换允许数据在主机和目标系统之间实时交换,在主机上使用自动OLE的客户都可对数据进行实时显示和分析。 STS:统计模块,管理统计累积器,在程序运行时,它存储关键统计数据并能通过CCS浏览这此统计数据 SWI:软件中断模块管理软件中断。 TRC:跟踪模块,管理一套跟踪控制比特,它们通过事件日志和统计累积器控制程序信息的实时捕捉。
三、在项目中导入LOG模块 LOG模块实际上是一个实现打印信息的API (1)添加LOG模块
(2)LOG模块的使用 LOG模块定义了许多比如Log_error、Log_info、Log_warning、Log_print等之类函数,这些函数的用法同printf函数的用法很相似,这些函数都可以在<xdc/runtime/Log.h>找到,其实际上是将printf的有用法分成许多不同的类(如错误信息、提示信息、警告信息等),LOG模块打印的内容可以在Tools/RTA/PrintfLogs中看到。 Tips:LOG中定义了许多如下的函数,i比如Log_info1函数后面的数字代表函数接的变量数目 如Log_info1("%d",s1)、Log_info2("%d, %d", s1, s2)

四、在项目中导入TSK任务模块 TSK任务模块是操作系统中最基本的模块,其实际上反映了多线程抢占,每个任务单独是一个线程,各个线程(任务)具有各自的优先级 (1)新建任务,首先选择Use TSK,确定TSK模拟是否导入
然后创建新任务New Task
这里我们创建两个任务task0、task1,分别对应其函数func_tsk0、func_tsk1。其优先级都为1
(2)编写任务函数
a). 这里我们在主函数中BIOS_start()函数,说明任务开始执行了 b). 任务执行完后调用BIOS_exit(0)退出 c). Task_yield()是个优先级调度函数,其作用就是如果有相同优先级的任务,则调度到同优先级的其它任务执行! d). Log_info1()的作用是打印日志信息 e). while和count循环的目标是让任务执行较长的时间,而不是只执行一次就退出了。 f). 最后别忘了在增加相关头文件和函数的声明!
(3)编译调试,运行查看结果(这里我们只需要选择单核运行就可以了) 从下面的分析,我们可以看到两个任务是相互依次运行的,每个任务运行一次后,其优先级就会降低,此时就切换到下一个任务

五、在项目中导入Swi软件中断模块 前面我们已经知道了不同任务有不同优先级,而软件中断具有比任何任务都高的优先级,而其中硬件中断(HWI)又比软件中断(SWI)优先级更高。 (1)添加软件中断Swi,这里方法同前面添加TSK的方法不一样,似乎不能用图形界面方式去添加(我没有成功=_=||) 这里我选择通过直接在源代码中添加相关代码: a). 首先需要添加一个全局的Swi句柄:Swi_Handle swi0; b). 初始化Swi参数: Swi_Params swiParams; Swi_Params_init(&swiParams); swiParams.priority = 2; // 软件中断的优先级 swiParams.trigger = 2; // 软件中断的计数器 c). 创建软件中断: swi0 = Swi_create(func_swi0, &swiParams, NULL); // swi0是中断名,func_swi0是中断函数 d). 编写中断函数: void func_swi0(void) { static Int count = 0; Log_info1("Swi0 is doing %d ",count); count++; } e). 更改软件中断计数器trigger,要触发软件中断,首先需要让trigger的计数为0,这里我们可以在任务函数内增加一个trigger自减的函数,任务函数执行两次后,将会触发软件中断。 void func_tsk0(void) { Int count = 0; while(count<10){ Log_info1("Task0 is doing %d ",count); Swi_dec(swi0); Task_yield(); count++; } BIOS_exit(0); } (2)一些Swi APIs 函数 Swi_inc Swi.trigger自增函数,每次增加1 Swi_dec Swi.trigger自减函数,每次减少1
Swi_or 将trigger的值与模板求或操作 Swi_and 将trigger的值与模板求和操作 (3)编译调试,运行查看结果(这里我们只需要选择单核运行就可以了) 从下面的分析,我们可以看到两个任务的每次都会使得软件中断计数trigger减1(通过Swi_dec函数),直到trigger的值减少到0时,执行软件中断,中断后,trigger恢复到原来的值,这里的trigger初始值为2,所以执行两次任务后就会触发一次软件中断。

六、在项目中导入信号量Semaphore模块 信号量是在多线程环境下使用的一种设施,是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调用,对于多个任务来说,使用信号量可以防止多个任务同时执行。 信号量可分互斥信号量和计数信号量,互斥信号量只有两种状态:1和0,为1时说明可用,否则不可用。而计数信号量通过设置一个计数值,如果计数值大于0,则任务请求该信号量时是可用。 这里例子是我们给task0任务中增加一个互斥信号量,当信号量状态为1时,task0才能继续执行。通过软件中断来达到信号量归1。 (1)添加信号量 a). 首先需要添加一个全局的信号量句柄:Semaphore_Handle sem0; b). 创建信号量:sem0 = Semaphore_create(0, NULL, NULL); c). 在增加互斥信号量的任务函数中增加一个等待信号量为1的函数 Semaphore_pend(sem0, BIOS_WAIT_FOREVER); // BIOS_WAIT_FOREVER表示一直等待,直到信号量为1 d). 在软件中断函数中增加一个解锁信号量的函数 Semaphore_post(sem0); e). 最后别忘了添加Semaphore模块的头文件 #include <ti/sysbios/knl/Semaphore.h> f). 如果.cfg文件中没有添加信号量模块,记得一定要添加,否则虽然不会报错,但信号量不会工作 (2)编译调试,运行查看结果(这里我们只需要选择单核运行就可以了) 从下面的分析,我们可以看到只有当软件中断执行后,此时信号量才解锁,task0才能执行,而任务执行两次,才能触发一次软件中断。

七、在项目中导入时钟Clock模块 Clocks模块主要提供周期性执行函数,我们这里新建一个周期性执行函数,其每四个周期执行一次。 (1)添加信号量 a). 首先初始化时钟参数: Clock_Params clkParams; Clock_Params_init(&clkParams); clkParams.period = 5; // 函数执行周期 clkParams.startFlag = TRUE; // True说明时钟立即开始计时 b). 创建时钟:Clock_create(func_clk, 5, &clkParams, NULL); //创建时钟,func_clk是周期执行的函数,这里5是开始执行的延时。 c). 编写周期执行的时钟函数 void func_clk(UArg arg0) { UInt32 time; time = Clock_getTicks(); // 这里是定时器的节拍器 System_printf("System time in clk0Fxn = %lu ", (ULong)time); if(time>20) BIOS_exit(0); } d). 因为任务的执行时间非常快,所以需要先把任务内的退出BIOS命令先删除下,否则当任务完成后,时钟函数还没执行 void func_tsk1(void) { Int count = 0; while(1){ //while(count<10){ Log_info1("Task1 is doing %d ",count); Swi_dec(swi0); Task_yield(); count++; } //BIOS_exit(0); } e). 最后别忘了添加时钟模块的头文件 #include <ti/sysbios/knl/Clock.h> f). 如果.cfg文件中没有添加时钟Clock模块,记得一定要添加,否则虽然不会报错,但时钟模块不会工作 (2)编译调试,运行查看结果(这里我们只需要选择单核运行就可以了) 从下面的分析,我们可以看到只有当周期函数func_clk每隔5个周期开始执行,开始执行时间为5。

项目代码下载: https://github.com/tostq/EasyMulticoreDSP/tree/master/5.helloworldBios

附录:关于SYS/BIOS的官方视频学习资料 一、概览 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/257.html 二、定时器和时钟模块 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/258.html 三、硬件中断和空闲线程_1 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/259.html 四、硬件中断和空闲线程_2 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/266.html 五、软件中断_1 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/260.html 六、软件中断_2 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/261.html 七、任务 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/262.html 八、信号量 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/263.html 九、对MSP430的支持_1 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/264.html 十、对MSP430的支持_2 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/265.html
Tag标签: 多核   实例分析  
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