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基于DSP的信號(hào)采集處理系統(tǒng)

作者: 時(shí)間:2008-08-21 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/258046.htm
  3 基于/BIOSⅡ的實(shí)時(shí)信號(hào)處理技術(shù)

  處理系統(tǒng)中的不但要實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)處理,還需要處理數(shù)據(jù)的輸入輸出和中斷請(qǐng)求,這都要用到基本的任務(wù)調(diào)度和輸入輸出服務(wù),/BIOS實(shí)時(shí)基礎(chǔ)軟件提供了一個(gè)小的具有基小運(yùn)行服務(wù)的固件核,開發(fā)者可以把這個(gè)核嵌入目標(biāo)DSP中。DSP/BIOSⅡ是性能得到提升的第2代實(shí)時(shí)基礎(chǔ)軟件,利用該軟件可以縮短實(shí)時(shí)信號(hào)處理軟件的開發(fā)時(shí)間,并且可以顯著提高代碼的可重用性。

  基于DSP/BIOSⅡ使信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單,整個(gè)配置過(guò)程都可以利用一個(gè)圖形化的界面來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先,新建一個(gè)DSP/BIOS的配置文件,然后在Syetem文件夾下選擇MEM,也就是存儲(chǔ)區(qū)管理模塊,在該模塊增加兩個(gè)新的MEM項(xiàng),分別對(duì)應(yīng)處理系統(tǒng)的SDRAM和Flash存儲(chǔ)器,設(shè)置好SDRAM和Flash存儲(chǔ)器的基地址和長(zhǎng)度,至此片外存儲(chǔ)區(qū)的設(shè)置就全部完成了。由于DSP和數(shù)據(jù)采集部分通過(guò)McBSP交換數(shù)據(jù),因此還需要對(duì)McBSP行設(shè)置。找到CSL也就是芯片支持庫(kù)文件夾,在McBSP選項(xiàng)下的McBSP配置管理(MsBSP ConfigurationManager)增加兩個(gè)新的McBSP的配置控制項(xiàng),這兩個(gè)控制項(xiàng)分別對(duì)應(yīng)McBSP0和McBSP1,然后設(shè)定這兩個(gè)配置項(xiàng)的參數(shù),最關(guān)鍵的是接收模式和輸出模式的設(shè)置,接收和輸出均采用無(wú)壓擴(kuò)的LSB方式,對(duì)于有壓擴(kuò)的話音數(shù)據(jù),可以根據(jù)需要選擇μ律或A律壓擴(kuò),這樣在數(shù)據(jù)讀寫的同時(shí),利用DSP硬件也就完成了μ律或A律壓擴(kuò)。McBSP可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸,在本系統(tǒng)中只是從數(shù)據(jù)采集部分讀人數(shù)據(jù),沒有用到其雙向數(shù)據(jù)傳輸功能。實(shí)際上,利用其雙向數(shù)據(jù)傳輸功能,結(jié)合μ律或A律可以很方便地實(shí)現(xiàn)話音的實(shí)時(shí)處理。所有配置都設(shè)置完后,將配置文件存盤加入當(dāng)前工程,整個(gè)基于DSP/BIOS的配置便完成,在中斷響應(yīng)函數(shù)配合下,就可實(shí)現(xiàn)整個(gè)實(shí)時(shí)處理軟件的開發(fā)。

  實(shí)時(shí)處理軟件的數(shù)據(jù)流如圖2所示。從圖中可以看出,數(shù)據(jù)從McBSP通過(guò)DMA方式寫入SDRAM輸入緩沖區(qū),整個(gè)輸入緩沖區(qū)劃分成若干片,數(shù)據(jù)處理部分按片進(jìn)行處理,由于McBSP寫入的數(shù)據(jù)片與DSP處理的數(shù)據(jù)片不是同一個(gè)數(shù)據(jù)片,數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)寫入就可以同時(shí)進(jìn)行,這是保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理的一個(gè)關(guān)鍵。顯然,所分?jǐn)?shù)據(jù)片數(shù)越多,可以有越長(zhǎng)的處理時(shí)間,越適合進(jìn)行一些復(fù)雜的算法,這樣要付出的代價(jià)就是輸出延時(shí)比較長(zhǎng),同時(shí)需要大的DSP片外存儲(chǔ)空間。數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果存放在輸出緩沖區(qū),輸出緩沖區(qū)的大小與輸入相同,當(dāng)輸出緩沖區(qū)寫滿后,觸發(fā)PCI總線中斷處理函數(shù),把處理后的結(jié)果通過(guò)PCI總線寫到主機(jī)緩沖區(qū),主機(jī)程序從該緩沖區(qū)將數(shù)據(jù)讀出,存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)硬盤上的制定文件中。

  顯然,該信號(hào)處理軟軟件中最關(guān)鍵的是McBSP的DMA中斷響應(yīng)函數(shù)和PCI中斷響應(yīng)函數(shù),下面分別介紹這兩個(gè)函數(shù)。

  DMA中斷響應(yīng)函數(shù)的主要代碼如下:

  從代碼中可以看出,DMA中斷響應(yīng)函數(shù)最核心的部分是按照給定條件初始化DMA控制器,然后啟動(dòng)DMA通道,開始接收數(shù)據(jù)。這里的給定條件主要是保證DMA的寫入地址符合要求,特別是在循環(huán)寫入的情況下不致發(fā)生地址沖突。DSP與主機(jī)緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)交換也是通過(guò)中斷響應(yīng)方式進(jìn)行的,與通過(guò)DMA方式從McBSP讀數(shù)據(jù)不同,PCI接口工作在猝發(fā)方式,其中斷響應(yīng)函數(shù)在輸出緩沖區(qū)全部寫滿后將緩沖區(qū)內(nèi)的全部數(shù)據(jù)寫到主機(jī)緩沖區(qū),因此,輸出緩沖區(qū)無(wú)需分片。采用這種方式可以減少PCI接口讀寫次數(shù),提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

  4 基于多線程的主機(jī)處理技術(shù)

  DSP數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的處理結(jié)果需要輸出到主機(jī),主機(jī)可以對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步處理。主機(jī)程序最關(guān)鍵的部分是要將主機(jī)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)讀出來(lái),再寫到硬盤上的文件中。DSP數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中開辟主機(jī)緩沖區(qū),在一臺(tái)主機(jī)上可以允許多個(gè)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)同時(shí)工作,這時(shí)需要同時(shí)開辟多個(gè)緩沖區(qū)。為保證多個(gè)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)同時(shí)工作,主機(jī)在處理時(shí)采用了多線程技術(shù),整個(gè)主機(jī)處理軟件利用C++Builder開發(fā),在該開發(fā)環(huán)境下很容易實(shí)現(xiàn)多線程處理技術(shù)。

  主機(jī)處理軟件的核心代碼如下:

  從代碼中可以看出,主機(jī)多線程處理技術(shù)的核心是一個(gè)線程執(zhí)行函數(shù)(Execute()),該函數(shù)將緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)寫到文件中,在多個(gè)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)同時(shí)工作時(shí),該處理函數(shù)以輪循的方式將對(duì)應(yīng)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入不同的文件句柄(g_hFiles[i][0]),也就是寫入不同的文件,這樣就不會(huì)在數(shù)據(jù)寫入時(shí)發(fā)生沖突。
  主機(jī)程序除了將數(shù)據(jù)寫入指定文件外,還可以控制每一個(gè)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止,并具備在線加載并配置DSP程序的能力,用戶可以通過(guò)修改DSP程序的參數(shù)來(lái)執(zhí)行不同的處理任務(wù)。所有這些功能都是由該系統(tǒng)的硬件驅(qū)動(dòng)程序提供,該硬件驅(qū)動(dòng)程序已封裝成一個(gè)庫(kù)函數(shù),調(diào)用起來(lái)較為方便。這樣,用戶就可根據(jù)自己的需要開發(fā)不同的主機(jī)應(yīng)用程序。

  5 結(jié)束語(yǔ)

  基于的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)用中獲得了良好的效果,特別是該系統(tǒng)可以通過(guò)加載不同的DSP處理程序進(jìn)行不同的數(shù)據(jù)處理,大大拓展了該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍,充分體現(xiàn)了基于DSP的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)在應(yīng)用上的靈活性。同時(shí),由于多個(gè)采集處理系統(tǒng)可同時(shí)工作,整個(gè)處理系統(tǒng)可以適合不同應(yīng)用場(chǎng)合的需要,可以勝任不同處理能力的需要。

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