DSP/BIOS环境下的数据通信
摘要讨论和比较DSP/BIOS环境下的各种通信方式,给出利用PIP管道对象进行数据通信的一个例子。文章的最后给出利用管道对象进行数据通信所需注意的一些问题和相应的解决方法。
关键词DSP/BIOS 管道 流I/O 主机
引言
对于数字信号处理应用来说,数据的通信很关键。在TI公司的DSP/BIOS环境下有3种通信方式,即基于管道（PIP,pipe）的通信、基于流（SIO,stream I/O）通道的通信以及基于主机（HST,host）通道的通信。每一种通信方式都是通过调度其相应的内核对象来完成的。DSP/BIOS提供了管理每一种通信方式的模块及相应地API调用,通过这些模块及调用,可以完成DSP环境下的输入/输出 （I/O）。本文在对各种通信方式进行简要介绍的基础上,对各种通信方式进行比较,并给出利用PIP对象进行数据通信的1个例子。
1 通信方式简介
（1） 主机通信
主机通信方式下,由HST对象完成主机与目标机之间的通信。HST对象静态配置为输入/输出,每一个HST对象内部是用数据管道对象来实现的。
开发DSP应用时,可以应用HST对象来模仿数据流和测试程序算法对数据的处理。在程序开发的早期,特别是在测试信号处理算法时,程序使用输入通道对象访问来自主机文件中的数据,以及使用输出通道对象把算法处理过的结果反馈回主机一侧,以供查验或比较。在程序开发的后期,当算法开发完毕时,可以把HST对象改回到PIP对象,通过利用PIP对象完成外设真实数据与目标应用程序之间的通信。
（2） 管道通信
管道（PIP）对象用于管理块I/O（也称为基于流的I/O或者异步I/O）。每一个PIP对象维护着一个分为固定数量和固定大小的缓冲区（称为帧）。所有的I/O操作在每一刻只处理1帧。尽管每一帧长度是固定的,但是应用程序可以在每一帧中放置可变数量的数据（但不能超过最大值）。管道有两端,一端为写线程,一端为读线程。写线程一端用于向管道中添加数据,读线程一端用于从管道中读取数据。管道能够用于在程序内的任意2个线程之间传递数据。经常地,管道的一端由ISR控制,另一端由软件中断函数控制。数据通知函数（也称为回调函数）用于同步数据的传输,包括通知读函数和通知写函数。当读或写1帧数据时,这些函数被触发,以通知程序有空闲帧或者有数据可以利用。
（3） 流通信
流是一个通道,通过它,数据在应用程序与 I/O设备之间传输。流通道可以是只读的（用于输入）或者只写的（用于输出）。它对所有I/O设备提供了一个简单通用接口,允许应用程序完全不用考虑每个设备操作的细节。流I/O的一个重要方面是它的异步特性。当应用程序正在处理当前缓冲区时,一个新的输入缓冲区正在被添充和以前的缓冲区正在被输出。流交换的是指针而不是数据,这就大大减少了开销,使得程序更能满足实时约束的要求。流模块（SIO）通过驱动程序来与不同类型的设备打交道。驱动程序由DEV（Device）模块管理。
设备驱动程序是管理一类设备的软件模块。这些模块遵从通用接口（由DEV提供）,因此,流函数能够发出普通请求。图 1 给出了流与设备之间的交互示意图。
图1 流与设备之间的交互示意图
（4） 各种通信方式比较
DSP/BIOS支持两种不同的数据传输模型,一种是管道模型,由PIP与HST模块使用;另一种是流模型,由SIO与DEV模块使用。2个模型都要求1个管道或者流具有1个读线程和1个写线程。2个模型都通过拷贝指针而不是数据来完成数据的拷贝。一般来说,管道模型支持低级通信,而流模型支持高级的、与设备无关的I/O。具体情况如表 1所列。
表1 DSP/BIOS环境下通信方式的比较
2 基于管道通信的一个例子
在基于以上分析的基础上,给出利用管道进行通信的1个例子。该例是音频处理的一个例子。数据从数据源输入到编码器以后经量化通过串行口输入到目标机,目标机处理完毕后再经串行口发送到编码器,由编码器经扬声器输出。图2给出数据的流程图。
图2 音频处理数据流程图
（1） 管道设计
