调度器在DSP编程中的应用
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<TD class=main_tdbgall vAlign=top width=575><STRONG>一． DSP介绍</STRONG>
<P> DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器。它的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的乘法器，广泛采用流水线结构，提供特殊的DSP指令，在一个周期内完成一次乘法和一次加法。在国外，DSP芯片已经被广泛地应用于当今技术革命的各个领域；在我国，DSP技术也正以极快的速度被应用在通信、电子系统、信号处理系统、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗、家用电器、电力系统等许多领域中，而且新的应用领域在不断地被发掘。因此基于DSP技术的开发应用正成为数字时代的应用技术潮流。相对于单片机，它速度更快，外设集成度更高，程序存储器更大。在《时间触发嵌入式系统设计模式》一书中详细介绍了基于单片机的软件设计方法，而本文基于DSP对这种设计进行了扩展，使这种设计方法更为灵活，有效。</P>
<P><BR> <STRONG> 二．调度器介绍</STRONG></P>
<P> 可以从两方面来看调度器：一方面：调度器可以看作是一个简单的操作系统，允许以周期性或单次方式调用任务；另一方面：从底层角度来看，调度器可以看作是一个由许多不同任务共享的定时器中断服务程序。</P>
<P> <STRONG>1． 调度器的组成</STRONG></P>
<P> （1）调度器数据结构</P>
<P> 调度器的核心是调度器数据结构。这是一种用户自定义的数据类型，集中了每个任务所需的信息。</P>
<P><BR> typedef struct <BR> {<BR> void ( * pTask)(void); 指向任务的指针（必须是一个void(void)函数）。<BR> unsigned int Delay; 延时时标数：直到任务将下一次运行所剩时标数.时标，是硬件定时器周期中断设定的时间间隔，它是调度器的驱动者。<BR> unsigned int Period; 周期时标数：任务连续运行所间隔的时标数。<BR> unsigned int DelCounter; 若不为周期任务，表示任务运行次数；若为周期函数，则无意义。<BR> char PrdOrTemp; 若PrdOrTemp=1,则为周期任务；若PrdOrTemp=0,则为非周期任务。<BR> char RunMe; 当任务需要运行时（由调度器）加1 <BR> } sTask;</P>
<P> 另外，还需要定义一些全局变量：unsigned int Task_Index 记录当前所添加任务索引变量，对于每一个任务都要定义一个任务索引变量，以便对任务进行查找。例如：可以利用任务索引变量对任务进行删除。任务队列sTask SCH_tasks_G [SCH_MAX_TASKS]记录所有任务数据结构的全局变量，其中SCH_MAX_TASKS为定义的最大任务数。虽然在系统运行时，任务有添加或删除，但系统不是很复杂，给出的SCH_MAX_TASKS一定要大于运行的任务数。</P>
<P><BR> （2） 初始化函数（void SCH_Init_T(void)）</P>
<P> 这个函数主要的作用是设置定时器，用来产生驱动调度器的定期时标。一般的DSP都有多个定时器，它们中的任何一个都可以用来驱动调度器。对于调度器来说，要在不同地微处理器运行，主要是初始化函数不同（即微处理器的定时器初始化不同）。时标设定的大小关系到CPU的利用率和系统的精度，它的大小与具体的系统有关，例如微处理器的速度，执行任务的大小，执行任务周期的大小等。TI 公司推出的2000 系列的DSP与一般51系列的单片机时标的设定有所不同：DSP的CPU频率可达到40M，而且采用流水线结构，基本上一个时钟周期执行一条指令；一般单片机频率为10M，而且远不能达到一个时钟周期执行一条指令。在《时间触发嵌入式系统设计模式》一书中，单片机时标设定为1ms，可获得很高的CPU利用率；而调度器应用在交流数据采集和控制系统中（采用TMS320LF2407）, 时标设定为200us，CPU利用率也不小于百分之九十五。</P>
<P><BR> （3） 添加任务的函数</P>
<P> unsigned int SCH_Add_Task(void ( * pFunction)( DELAY, PERIOD, DELCOUNTER, PRDORTEMP)</P>
<P> 添加任务函数首先开始检查任务队列sTask SCH_tasks_G[SCH_MAX_TASKS]记录所有任务数据结构的全局变量哪一个空闲，然后将所添加任务的地址，延时执行时标数，周期时标数，任务运行次数，周期任务指示标志赋给任务队列那一个空闲全局变量。再记录下当前任务索引变量，以便在需要的情况下赋给任务自身索引变量，对任务进行跟踪。<BR><BR> （4） 删除任务的函数</P>
<P> void SCH_Del_Task(const unsigned int TASK_INDEX)</P>
<P> 删除任务函数从 TASK_INDEX得到所要删除任务的任务索引变量。然后将对应的任务数据结构的全局变量清除。删除任务时，对应的任务数据结构的全局变量的内容清除，但变量并没有撤销，当再次执行添加任务函数时，此任务数据结构的全局变量有可能分配给其他任务。</P>
<P><BR> （5） 刷新函数 void SCH_Update(void)</P>
<P> 刷新函数是调度器的中断服务程序，用一定的时间间隔刷新调度器。它是由定时器溢出激活的，刷新函数并不复杂。当刷新函数确定某个任务需要运行时，将这个任务Runme标志加一，然后该任务将由调度函数执行。刷新函数的执行流程如图1所示。</P>
<P><BR> （6） 调度函数 void SCH_Dispatch_Tasks(void)</P>
<P> 调度函数是用来执行任务的函数，而刷新函数并不执行任务。我们之所把刷新函数与调度函数分开，是处于与系统安全考虑的。如果刷新函数与调度函数合并，而一个任务出现异常在一个时标中没有执行完，那么定时器中断将被忽略，下一个任务将不能在预定的时间内执行。调度函数不仅可以运行所需要运行的任务，而且可以删除运行完毕的非周期任务。在调度函数中可加入一些其他功能，可以是系统在任务执行完毕后没有任务执行是进入低功耗状态，以节省电能。调度函数的执行流程如图2所示。<BR> </P>
<P> <IMG style="WIDTH: 531px; HEIGHT: 417px" height=417 alt=调度函数的执行流程 hspace=0 src="http://www.dzdqw.com/jishu/UploadFiles_9637/200610/20061010223228667.jpg" width=531 border=0></P>
<P><BR> <STRONG> 2． 任务的运行</STRONG></P></TD>
<TD width=3></TD>
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