【DSP開發】TI SYS/BIOS的 建立工程例項
阿新 • • 發佈：2018-10-31
SYS/BIOS是一個可擴充套件的實時核心（或者說是作業系統），其提供了許多模組化的APIs（應用程式介面），支援搶佔式多執行緒，硬體抽象，實時分析和配置工具，其設計目的是為了最大限度地減少對記憶體和CPU的要求。其擁有很多實時嵌入式作業系統的功能，如任務的排程，任務間的同步和通訊，記憶體管理，實時時鐘管理，中斷服務管理等。有了它，使用者可以編寫複雜的多執行緒程式，並且會佔用更少的CPU和記憶體資源。
SYS/BIOS的早期版本是DSP/BIOS，更名的原因，是因為SYS/BIOS不僅可以用於DSP，而且也可以嵌入到ARM等其他SoC中去。SYS/BIOS是一個可用於實時排程、同步，主機和目標機通訊，以及實時分析系統上的一個可裁減實時核心，它提供了搶佔式的多工排程，對硬體的及時反應，實時分析和配置工具等。同時也提供標準的API介面，易於使用。它是TI的eXpressDSP實時軟體技術的的一個關鍵部分。
一、新建SYS/BIOS專案 （1）在專案模板中選擇SYS/BIOS專案中的Hello Example模板，點選Next 
（2）在RTSC（XDCtools的別稱）配置頁中選中需要的SYS/BIOS，XDCtools及其他元件的版本，Target保持預設，不需修改，如果Platform沒有自動填充，選擇與裝置適用的平臺。Build-profile決定程式連結的庫，推薦使用release，即使仍然處於建立和除錯階段，點選完成建立專案。
Tips：當我們開始使用SYS/BIOS時，是不能指定自己新增的連結命令檔案.cmd。因為.cmd會在構建工程的時候由SYS/BIOS自動建立並使用。 （3）點選編譯 （4）匯入target檔案後，點選除錯，執行得到結果
二、SYS/BIOS的模組與配置 （1）SYS/BIOS可以用文字編輯器或者是影象配置編輯器XGCONF來編輯，雙擊開啟.cfg檔案如下
單擊System Overview，可以顯示程式當前使用的主模組（帶綠色小箭頭的） （2）各種APIs模組的新增這裡有兩種方法，一種是直接雙擊主模板進入，然後勾選Add
另一種方法是在Available Products中右擊選中的模組，選擇Use
（3）各個API模組的作用 CLK：片內定時器模組，主要控制片內定時器並提供高精度的32位實時邏輯時鐘，它能控制中斷的速度，使之最快達到單指令週期時間。 HST：主機輸入/輸出模組，管理主機通過物件，它允許應用程式在目標系統和主機之間交流資料，主機通道通過靜態配置為輸入或輸出。 HWI：硬體中斷模組，提供對硬體中斷服務例程的支援，可在配置檔案中指定當硬體中斷髮生時需要啟動的函式 IDL：休眠功能模組，管理休眠函式在目標系統程式沒有更高優先權的函式執行時啟動 LOG：日誌模組，管理LOG物件，LOG物件在目標系統程式執行時實時捕捉事件，開發者可以使用系統日誌或定義自己的日誌，並在CCS中利用它實時瀏覽資訊。 MEM：儲存器模組允許指定存放目標程式的程式碼和資料所需的儲存器段 PIP：資料通道模組管理資料通道，它用來快取輸入和輸出資料流，這此資料通道提供一致性的軟體資料結構，可以使用它們驅動DSP和其他實時外圍裝置之間的I/O通道 PRD：周期函式模組，管理週期物件，它觸發應用程式的週期性執行。 RTDX：實時資料交換允許資料在主機和目標系統之間實時交換，在主機上使用自動OLE的客戶都可對資料進行實時顯示和分析。 STS：統計模組，管理統計累積器，在程式執行時，它儲存關鍵統計資料並能通過CCS瀏覽這此統計資料 SWI：軟體中斷模組管理軟體中斷。 TRC：跟蹤模組，管理一套跟蹤控制位元，它們通過事件日誌和統計累積器控制程式資訊的實時捕捉。
三、在專案中匯入LOG模組 LOG模組實際上是一個實現列印資訊的API （1）新增LOG模組
（2）LOG模組的使用 LOG模組定義了許多比如Log_error、Log_info、Log_warning、Log_print等之類函式，這些函式的用法同printf函式的用法很相似，這些函式都可以在 <xdc/runtime/Log.h>找到，其實際上是將printf的有用法分成許多不同的類（如錯誤資訊、提示資訊、警告資訊等），LOG模組列印的內容可以在Tools/RTA/PrintfLogs中看到。 Tips：LOG中定義了許多如下的函式，i比如Log_info1函式後面的數字代表函式接的變數數目 如Log_info1("%d",s1）、Log_info2（"%d, %d", s1, s2）
四、在專案中匯入TSK任務模組 TSK任務模組是作業系統中最基本的模組，其實際上反映了多執行緒搶佔，每個任務單獨是一個執行緒，各個執行緒（任務）具有各自的優先順序 （1）新建任務，首先選擇Use TSK，確定TSK模擬是否匯入
然後建立新任務New Task
這裡我們建立兩個任務task0、task1，分別對應其函式func_tsk0、func_tsk1。其優先順序都為1
（2）編寫任務函式
a). 這裡我們在主函式中BIOS_start()函式，說明任務開始執行了 b). 任務執行完後呼叫BIOS_exit(0)退出 c). Task_yield()是個優先順序排程函式，其作用就是如果有相同優先順序的任務，則排程到同優先順序的其它任務執行！ d). Log_info1()的作用是列印日誌資訊 e). while和count迴圈的目標是讓任務執行較長的時間，而不是隻執行一次就退出了。 f). 最後別忘了在增加相關標頭檔案和函式的宣告！
（3）編譯除錯，執行檢視結果（這裡我們只需要選擇單核執行就可以了） 從下面的分析，我們可以看到兩個任務是相互依次執行的，每個任務執行一次後，其優先順序就會降低，此時就切換到下一個任務
五、在專案中匯入Swi軟體中斷模組 前面我們已經知道了不同任務有不同優先順序，而軟體中斷具有比任何任務都高的優先順序，而其中硬體中斷（HWI）又比軟體中斷（SWI）優先順序更高。 （1）新增軟體中斷Swi，這裡方法同前面新增TSK的方法不一樣，似乎不能用圖形介面方式去新增（我沒有成功=_=||） 這裡我選擇通過直接在原始碼中新增相關程式碼： a). 首先需要新增一個全域性的Swi控制代碼： Swi_Handle swi0; b). 初始化Swi引數： Swi_Params swiParams; Swi_Params_init(&swiParams); swiParams.priority = 2; // 軟體中斷的優先順序 swiParams.trigger = 2; // 軟體中斷的計數器 c). 建立軟體中斷： swi0 = Swi_create(func_swi0, &swiParams, NULL); // swi0是中斷名，func_swi0是中斷函式 d). 編寫中斷函式： void func_swi0(void) { static Int count = 0; Log_info1("Swi0 is doing %d\n",count); count++; } e). 更改軟體中斷計數器trigger，要觸發軟體中斷，首先需要讓trigger的計數為0，這裡我們可以在任務函式內增加一個trigger自減的函式，任務函式執行兩次後，將會觸發軟體中斷。 void func_tsk0(void) { Int count = 0; while(count<10){ Log_info1("Task0 is doing %d\n",count); Swi_dec(swi0); Task_yield(); count++; } BIOS_exit(0); } （2）一些Swi APIs 函式 Swi_inc Swi.trigger自增函式，每次增加1 Swi_dec Swi.trigger自減函式，每次減少1
Swi_or 將trigger的值與模板求或操作 Swi_and 將trigger的值與模板求和操作 （3）編譯除錯，執行檢視結果（這裡我們只需要選擇單核執行就可以了） 從下面的分析，我們可以看到兩個任務的每次都會使得軟體中斷計數 trigger 減1（通過 Swi_dec函式），直到trigger的值減少到0時，執行軟體中斷，中斷後，trigger恢復到原來的值，這裡的trigger初始值為2，所以執行兩次任務後就會觸發一次軟體中斷 。
六、在專案中匯入訊號量Semaphore模組 訊號量是在多執行緒環境下使用的一種設施，是可以用來保證兩個或多個關鍵程式碼段不被併發呼叫，對於多個任務來說，使用訊號量可以防止多個任務同時執行。 訊號量可分互斥訊號量和計數訊號量，互斥訊號量只有兩種狀態：1和0，為1時說明可用，否則不可用。而計數訊號量通過設定一個計數值，如果計數值大於0，則任務請求該訊號量時是可用。 這裡例子是我們給task0任務中增加一個互斥訊號量，當訊號量狀態為1時，task0才能繼續執行。通過軟體中斷來達到訊號量歸1。 （1）新增訊號量 a). 首先需要新增一個全域性的訊號量控制代碼： Semaphore_Handle sem0; b). 建立訊號量： sem0 = Semaphore_create(0, NULL, NULL); c). 在增加互斥訊號量的任務函式中增加一個等待訊號量為1的函式 Semaphore_pend(sem0, BIOS_WAIT_FOREVER); // BIOS_WAIT_FOREVER表示一直等待，直到訊號量為1 d). 在軟體中斷函式中增加一個解鎖訊號量的函式 Semaphore_post(sem0); e). 最後別忘了新增Semaphore模組的標頭檔案 #include <ti/sysbios/knl/Semaphore.h> f). 如果.cfg檔案中沒有新增訊號量模組，記得一定要新增，否則雖然不會報錯，但訊號量不會工作 （2）編譯除錯，執行檢視結果（這裡我們只需要選擇單核執行就可以了） 從下面的分析，我們可以看到只有當軟體中斷執行後，此時訊號量才解鎖，task0才能執行，而任務執行兩次，才能觸發一次軟體中斷。
七、在專案中匯入時鐘Clock模組 Clocks模組主要提供週期性執行函式，我們這裡新建一個週期性執行函式，其每四個週期執行一次。 （1）新增訊號量 a). 首先初始化時鐘引數： Clock_Params clkParams; Clock_Params_init(&clkParams); clkParams.period = 5; // 函式執行週期 clkParams.startFlag = TRUE; // True說明時鐘立即開始計時 b). 建立時鐘： Clock_create(func_clk, 5, &clkParams, NULL); //建立時鐘，func_clk是週期執行的函式，這裡5是開始執行的延時。 c). 編寫週期執行的時鐘函式 void func_clk(UArg arg0) { UInt32 time; time = Clock_getTicks(); // 這裡是定時器的節拍器 System_printf("System time in clk0Fxn = %lu\n", (ULong)time); if(time>20) BIOS_exit(0); } d). 因為任務的執行時間非常快，所以需要先把任務內的退出BIOS命令先刪除下，否則當任務完成後，時鐘函式還沒執行 void func_tsk1(void) { Int count = 0; while(1){ //while(count<10){ Log_info1("Task1 is doing %d\n",count); Swi_dec(swi0); Task_yield(); count++; } //BIOS_exit(0); } e). 最後別忘了新增時鐘模組的標頭檔案 #include <ti/sysbios/knl/Clock.h> f). 如果.cfg檔案中沒有新增時鐘Clock模組，記得一定要新增，否則雖然不會報錯，但時鐘模組不會工作 （2） 編譯除錯，執行檢視結果（這裡我們只需要選擇單核執行就可以了） 從下面的分析，我們可以看到只有當週期函式func_clk每隔5個週期開始執行，開始執行時間為5。
專案程式碼下載： https://github.com/tostq/EasyMulticoreDSP/tree/master/5.helloworldBios
附錄：關於SYS/BIOS的官方視訊學習資料 一、概覽 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/257.html 二、 定時器和時鐘模組 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/258.html 三、硬體中斷和空閒執行緒_1 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/259.html 四、硬體中斷和空閒執行緒_2 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/266.html 五、軟體中斷_1 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/260.html 六、軟體中斷_2 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/261.html 七、任務 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/262.html 八、訊號量 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/263.html 九、對MSP430的支援_1 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/264.html 十、對MSP430的支援_2 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/265.html
一、新建SYS/BIOS專案 （1）在專案模板中選擇SYS/BIOS專案中的Hello Example模板，點選Next
（2）在RTSC（XDCtools的別稱）配置頁中選中需要的SYS/BIOS，XDCtools及其他元件的版本，Target保持預設，不需修改，如果Platform沒有自動填充，選擇與裝置適用的平臺。Build-profile決定程式連結的庫，推薦使用release，即使仍然處於建立和除錯階段，點選完成建立專案。
Tips：當我們開始使用SYS/BIOS時，是不能指定自己新增的連結命令檔案.cmd。因為.cmd會在構建工程的時候由SYS/BIOS自動建立並使用。 （3）點選編譯 （4）匯入target檔案後，點選除錯，執行得到結果
二、SYS/BIOS的模組與配置 （1）SYS/BIOS可以用文字編輯器或者是影象配置編輯器XGCONF來編輯，雙擊開啟.cfg檔案如下
單擊System Overview，可以顯示程式當前使用的主模組（帶綠色小箭頭的） （2）各種APIs模組的新增這裡有兩種方法，一種是直接雙擊主模板進入，然後勾選Add
另一種方法是在Available Products中右擊選中的模組，選擇Use
（3）各個API模組的作用 CLK：片內定時器模組，主要控制片內定時器並提供高精度的32位實時邏輯時鐘，它能控制中斷的速度，使之最快達到單指令週期時間。 HST：主機輸入/輸出模組，管理主機通過物件，它允許應用程式在目標系統和主機之間交流資料，主機通道通過靜態配置為輸入或輸出。 HWI：硬體中斷模組，提供對硬體中斷服務例程的支援，可在配置檔案中指定當硬體中斷髮生時需要啟動的函式 IDL：休眠功能模組，管理休眠函式在目標系統程式沒有更高優先權的函式執行時啟動 LOG：日誌模組，管理LOG物件，LOG物件在目標系統程式執行時實時捕捉事件，開發者可以使用系統日誌或定義自己的日誌，並在CCS中利用它實時瀏覽資訊。 MEM：儲存器模組允許指定存放目標程式的程式碼和資料所需的儲存器段 PIP：資料通道模組管理資料通道，它用來快取輸入和輸出資料流，這此資料通道提供一致性的軟體資料結構，可以使用它們驅動DSP和其他實時外圍裝置之間的I/O通道 PRD：周期函式模組，管理週期物件，它觸發應用程式的週期性執行。 RTDX：實時資料交換允許資料在主機和目標系統之間實時交換，在主機上使用自動OLE的客戶都可對資料進行實時顯示和分析。 STS：統計模組，管理統計累積器，在程式執行時，它儲存關鍵統計資料並能通過CCS瀏覽這此統計資料 SWI：軟體中斷模組管理軟體中斷。 TRC：跟蹤模組，管理一套跟蹤控制位元，它們通過事件日誌和統計累積器控制程式資訊的實時捕捉。
三、在專案中匯入LOG模組 LOG模組實際上是一個實現列印資訊的API （1）新增LOG模組
（2）LOG模組的使用 LOG模組定義了許多比如Log_error、Log_info、Log_warning、Log_print等之類函式，這些函式的用法同printf函式的用法很相似，這些函式都可以在 <xdc/runtime/Log.h>找到，其實際上是將printf的有用法分成許多不同的類（如錯誤資訊、提示資訊、警告資訊等），LOG模組列印的內容可以在Tools/RTA/PrintfLogs中看到。 Tips：LOG中定義了許多如下的函式，i比如Log_info1函式後面的數字代表函式接的變數數目 如Log_info1("%d",s1）、Log_info2（"%d, %d", s1, s2）
四、在專案中匯入TSK任務模組 TSK任務模組是作業系統中最基本的模組，其實際上反映了多執行緒搶佔，每個任務單獨是一個執行緒，各個執行緒（任務）具有各自的優先順序 （1）新建任務，首先選擇Use TSK，確定TSK模擬是否匯入
然後建立新任務New Task
這裡我們建立兩個任務task0、task1，分別對應其函式func_tsk0、func_tsk1。其優先順序都為1
（2）編寫任務函式
a). 這裡我們在主函式中BIOS_start()函式，說明任務開始執行了 b). 任務執行完後呼叫BIOS_exit(0)退出 c). Task_yield()是個優先順序排程函式，其作用就是如果有相同優先順序的任務，則排程到同優先順序的其它任務執行！ d). Log_info1()的作用是列印日誌資訊 e). while和count迴圈的目標是讓任務執行較長的時間，而不是隻執行一次就退出了。 f). 最後別忘了在增加相關標頭檔案和函式的宣告！
（3）編譯除錯，執行檢視結果（這裡我們只需要選擇單核執行就可以了） 從下面的分析，我們可以看到兩個任務是相互依次執行的，每個任務執行一次後，其優先順序就會降低，此時就切換到下一個任務
五、在專案中匯入Swi軟體中斷模組 前面我們已經知道了不同任務有不同優先順序，而軟體中斷具有比任何任務都高的優先順序，而其中硬體中斷（HWI）又比軟體中斷（SWI）優先順序更高。 （1）新增軟體中斷Swi，這裡方法同前面新增TSK的方法不一樣，似乎不能用圖形介面方式去新增（我沒有成功=_=||） 這裡我選擇通過直接在原始碼中新增相關程式碼： a). 首先需要新增一個全域性的Swi控制代碼： Swi_Handle swi0; b). 初始化Swi引數： Swi_Params swiParams; Swi_Params_init(&swiParams); swiParams.priority = 2; // 軟體中斷的優先順序 swiParams.trigger = 2; // 軟體中斷的計數器 c). 建立軟體中斷： swi0 = Swi_create(func_swi0, &swiParams, NULL); // swi0是中斷名，func_swi0是中斷函式 d). 編寫中斷函式： void func_swi0(void) { static Int count = 0; Log_info1("Swi0 is doing %d\n",count); count++; } e). 更改軟體中斷計數器trigger，要觸發軟體中斷，首先需要讓trigger的計數為0，這裡我們可以在任務函式內增加一個trigger自減的函式，任務函式執行兩次後，將會觸發軟體中斷。 void func_tsk0(void) { Int count = 0; while(count<10){ Log_info1("Task0 is doing %d\n",count); Swi_dec(swi0); Task_yield(); count++; } BIOS_exit(0); } （2）一些Swi APIs 函式 Swi_inc Swi.trigger自增函式，每次增加1 Swi_dec Swi.trigger自減函式，每次減少1
Swi_or 將trigger的值與模板求或操作 Swi_and 將trigger的值與模板求和操作 （3）編譯除錯，執行檢視結果（這裡我們只需要選擇單核執行就可以了） 從下面的分析，我們可以看到兩個任務的每次都會使得軟體中斷計數 trigger 減1（通過 Swi_dec函式），直到trigger的值減少到0時，執行軟體中斷，中斷後，trigger恢復到原來的值，這裡的trigger初始值為2，所以執行兩次任務後就會觸發一次軟體中斷 。
六、在專案中匯入訊號量Semaphore模組 訊號量是在多執行緒環境下使用的一種設施，是可以用來保證兩個或多個關鍵程式碼段不被併發呼叫，對於多個任務來說，使用訊號量可以防止多個任務同時執行。 訊號量可分互斥訊號量和計數訊號量，互斥訊號量只有兩種狀態：1和0，為1時說明可用，否則不可用。而計數訊號量通過設定一個計數值，如果計數值大於0，則任務請求該訊號量時是可用。 這裡例子是我們給task0任務中增加一個互斥訊號量，當訊號量狀態為1時，task0才能繼續執行。通過軟體中斷來達到訊號量歸1。 （1）新增訊號量 a). 首先需要新增一個全域性的訊號量控制代碼： Semaphore_Handle sem0; b). 建立訊號量： sem0 = Semaphore_create(0, NULL, NULL); c). 在增加互斥訊號量的任務函式中增加一個等待訊號量為1的函式 Semaphore_pend(sem0, BIOS_WAIT_FOREVER); // BIOS_WAIT_FOREVER表示一直等待，直到訊號量為1 d). 在軟體中斷函式中增加一個解鎖訊號量的函式 Semaphore_post(sem0); e). 最後別忘了新增Semaphore模組的標頭檔案 #include <ti/sysbios/knl/Semaphore.h> f). 如果.cfg檔案中沒有新增訊號量模組，記得一定要新增，否則雖然不會報錯，但訊號量不會工作 （2）編譯除錯，執行檢視結果（這裡我們只需要選擇單核執行就可以了） 從下面的分析，我們可以看到只有當軟體中斷執行後，此時訊號量才解鎖，task0才能執行，而任務執行兩次，才能觸發一次軟體中斷。
七、在專案中匯入時鐘Clock模組 Clocks模組主要提供週期性執行函式，我們這裡新建一個週期性執行函式，其每四個週期執行一次。 （1）新增訊號量 a). 首先初始化時鐘引數： Clock_Params clkParams; Clock_Params_init(&clkParams); clkParams.period = 5; // 函式執行週期 clkParams.startFlag = TRUE; // True說明時鐘立即開始計時 b). 建立時鐘： Clock_create(func_clk, 5, &clkParams, NULL); //建立時鐘，func_clk是週期執行的函式，這裡5是開始執行的延時。 c). 編寫週期執行的時鐘函式 void func_clk(UArg arg0) { UInt32 time; time = Clock_getTicks(); // 這裡是定時器的節拍器 System_printf("System time in clk0Fxn = %lu\n", (ULong)time); if(time>20) BIOS_exit(0); } d). 因為任務的執行時間非常快，所以需要先把任務內的退出BIOS命令先刪除下，否則當任務完成後，時鐘函式還沒執行 void func_tsk1(void) { Int count = 0; while(1){ //while(count<10){ Log_info1("Task1 is doing %d\n",count); Swi_dec(swi0); Task_yield(); count++; } //BIOS_exit(0); } e). 最後別忘了新增時鐘模組的標頭檔案 #include <ti/sysbios/knl/Clock.h> f). 如果.cfg檔案中沒有新增時鐘Clock模組，記得一定要新增，否則雖然不會報錯，但時鐘模組不會工作 （2） 編譯除錯，執行檢視結果（這裡我們只需要選擇單核執行就可以了） 從下面的分析，我們可以看到只有當週期函式func_clk每隔5個週期開始執行，開始執行時間為5。
專案程式碼下載： https://github.com/tostq/EasyMulticoreDSP/tree/master/5.helloworldBios
附錄：關於SYS/BIOS的官方視訊學習資料 一、概覽 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/257.html 二、 定時器和時鐘模組 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/258.html 三、硬體中斷和空閒執行緒_1 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/259.html 四、硬體中斷和空閒執行緒_2 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/266.html 五、軟體中斷_1 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/260.html 六、軟體中斷_2 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/261.html 七、任務 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/262.html 八、訊號量 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/263.html 九、對MSP430的支援_1 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/264.html 十、對MSP430的支援_2 http://www.eeworld.com.cn/training/TI_study/2013/0503/265.html