基于DSP的信號采集處理系統
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3 基于DSP／BIOSⅡ的實時信號處理技術
信號采集處理系統中的DSP不但要實現高速信號處理，還需要處理數據的輸入輸出和中斷請求，這都要用到基本的任務調度和輸入輸出服務，DSP／BIOS實時基礎軟件提供了一個小的具有基小運行服務的固件核，開發者可以把這個核嵌入目標DSP中。DSP／BIOSⅡ是性能得到提升的第2代實時基礎軟件，利用該軟件可以縮短實時信號處理軟件的開發時間，并且可以顯著提高代碼的可重用性。
基于DSP／BIOSⅡ使信號處理技術實現起來比較簡單，整個配置過程都可以利用一個圖形化的界面來實現。首先，新建一個DSP／BIOS的配置文件，然后在Syetem文件夾下選擇MEM，也就是存儲區管理模塊，在該模塊增加兩個新的MEM項，分別對應信號采集處理系統的SDRAM和Flash存儲器，設置好SDRAM和Flash存儲器的基地址和長度，至此片外存儲區的設置就全部完成了。由于DSP和數據采集部分通過McBSP交換數據，因此還需要對McBSP行設置。找到CSL也就是芯片支持庫文件夾，在McBSP選項下的McBSP配置管理(MsBSP ConfigurationManager)增加兩個新的McBSP的配置控制項，這兩個控制項分別對應McBSP0和McBSP1，然后設定這兩個配置項的參數，最關鍵的是接收模式和輸出模式的設置，接收和輸出均采用無壓擴的LSB方式，對于有壓擴的話音數據，可以根據需要選擇μ律或A律壓擴，這樣在數據讀寫的同時，利用DSP硬件也就完成了μ律或A律壓擴。McBSP可以實現數據的雙向傳輸，在本系統中只是從數據采集部分讀人數據，沒有用到其雙向數據傳輸功能。實際上，利用其雙向數據傳輸功能，結合μ律或A律可以很方便地實現話音的實時處理。所有配置都設置完后，將配置文件存盤加入當前工程，整個基于DSP／BIOS的配置便完成，在中斷響應函數配合下，就可實現整個實時處理軟件的開發。
實時處理軟件的數據流如圖2所示。從圖中可以看出，數據從McBSP通過DMA方式寫入SDRAM輸入緩沖區，整個輸入緩沖區劃分成若干片，數據處理部分按片進行處理，由于McBSP寫入的數據片與DSP處理的數據片不是同一個數據片，數據處理和數據寫入就可以同時進行，這是保證數據實時處理的一個關鍵。顯然，所分數據片數越多，可以有越長的處理時間，越適合進行一些復雜的算法，這樣要付出的代價就是輸出延時比較長，同時需要大的DSP片外存儲空間。數據處理后的結果存放在輸出緩沖區，輸出緩沖區的大小與輸入相同，當輸出緩沖區寫滿后，觸發PCI總線中斷處理函數，把處理后的結果通過PCI總線寫到主機緩沖區，主機程序從該緩沖區將數據讀出，存儲到計算機硬盤上的制定文件中。
DMA中斷響應函數的主要代碼如下：
從代碼中可以看出，DMA中斷響應函數最核心的部分是按照給定條件初始化DMA控制器，然后啟動DMA通道，開始接收數據。這里的給定條件主要是保證DMA的寫入地址符合要求，特別是在循環寫入的情況下不致發生地址沖突。DSP與主機緩沖區之間的數據交換也是通過中斷響應方式進行的，與通過DMA方式從McBSP讀數據不同，PCI接口工作在猝發方式，其中斷響應函數在輸出緩沖區全部寫滿后將緩沖區內的全部數據寫到主機緩沖區，因此，輸出緩沖區無需分片。采用這種方式可以減少PCI接口讀寫次數，提高數據傳輸效率。
4 基于多線程的主機處理技術
DSP數據采集處理系統的處理結果需要輸出到主機，主機可以對處理結果進行進一步處理。主機程序最關鍵的部分是要將主機緩沖區的數據讀出來，再寫到硬盤上的文件中。DSP數據采集處理系統的驅動程序在計算機內存中開辟主機緩沖區，在一臺主機上可以允許多個數據采集處理系統同時工作，這時需要同時開辟多個緩沖區。為保證多個數據采集處理系統同時工作，主機在處理時采用了多線程技術，整個主機處理軟件利用C++Builder開發，在該開發環境下很容易實現多線程處理技術。
主機處理軟件的核心代碼如下：
從代碼中可以看出，主機多線程處理技術的核心是一個線程執行函數(Execute())，該函數將緩沖區內的數據寫到文件中，在多個數據采集處理系統同時工作時，該處理函數以輪循的方式將對應緩沖區的數據寫入不同的文件句柄(g_hFiles[i][0])，也就是寫入不同的文件，這樣就不會在數據寫入時發生沖突。
主機程序除了將數據寫入指定文件外，還可以控制每一個數據采集處理系統的啟動和停止，并具備在線加載并配置DSP程序的能力，用戶可以通過修改DSP程序的參數來執行不同的處理任務。所有這些功能都是由該系統的硬件驅動程序提供，該硬件驅動程序已封裝成一個庫函數，調用起來較為方便。這樣，用戶就可根據自己的需要開發不同的主機應用程序。
5 結束語
基于TMS320C6205的數據采集處理系統已經在實際應用中獲得了良好的效果，特別是該系統可以通過加載不同的DSP處理程序進行不同的數據處理，大大拓展了該系統的應用范圍，充分體現了基于DSP的數據采集處理系統在應用上的靈活性。同時，由于多個采集處理系統可同時工作，整個處理系統可以適合不同應用場合的需要，可以勝任不同處理能力的需要。
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