基于DSP的便攜式雷達系統(tǒng)

　　使用DSP/BIOSⅡ來做項目的第一步就是模塊劃分，即把項目所要完成的功能拆分成幾個相對獨立的線程來完成(可以認為線程在運行時是獨占DSP的)，根據(jù)線程中使用硬件資源的情況考慮用什么類型的線程來完成。一般來說，用到硬中斷的任務放到HWI來完成，用到定時器的任務可以放到PRD(周期任務)中完成。然后是確定線程之間的關系，根據(jù)他來設定各個線程的優(yōu)先級，以及用 什么方式通訊和交換數(shù)據(jù)。旗語是最便于使用的通訊方式。

　　探地雷達信號處理機的信號處理過程：A/D每采來一列數(shù)據(jù)之后給DSP發(fā)一個硬中斷信號，每接收到一列數(shù)據(jù)之后，DSP對這列數(shù)據(jù)分別進行平均濾波和自適應濾波，同時進行列計數(shù);當列計數(shù)到達一幀時，對這一幀圖像信號進行小波去噪處理和脈沖壓縮，最后根據(jù)鍵盤的設定把圖像顯示到圖形液晶上，并通過USB接口送到PC主機，以便下一步的處理。

　　根據(jù)以上的執(zhí)行過程，整個軟件分解為12個獨立的任務，其中列中斷、USB數(shù)據(jù)傳送這2個模塊是HWI(硬中斷)類型的任務，鍵盤模塊屬于PRD(周期性)任務(完成對鍵盤定期掃描)，其余模塊是SWI(軟中斷)類型的任務。初始化任務完成對DSP的初始設定后就刪除;列中斷任務負責給DSP發(fā)送列數(shù)據(jù)來臨信息，觸發(fā)列平均、列自適應任務，完成對一列數(shù)據(jù)的去噪處理;列計數(shù)模塊完成對列中斷的計數(shù)，當?shù)竭_一幀時，發(fā)送幀中斷，觸發(fā)一系列針對幀的數(shù)據(jù)處理任務;整個軟件系統(tǒng)的執(zhí)行流程如圖2所示。

　DSP/BIOSⅡ作為一種商用的操作系統(tǒng)，提供給便于使用的圖形配置界面。使用圖形界面可以幫助開發(fā)者快速開發(fā)程序，不必寫繁瑣的初始化程序，而可以用圖形界面配置后讓編譯器自動生成。比如對于串行口(MCBSP)的設置就需要配置中斷源、數(shù)據(jù)格式、收發(fā)頻率等十幾個寄存器，麻煩而且容易出錯，但是如果使用圖形界面來設置，一切就容易多了。圖形配置界面不僅可以完成對硬件資源的設置，還可以對任務、信號量進行初始化，完成了他，也就完成了使用DSP/BIOSⅡ的第二步工作。完成各個線程程序的編寫之后，編譯并載入DSP中運行。DSP首先初始化，然后從MAIN()函數(shù)跳入任務循環(huán)隊列，按照優(yōu)先級執(zhí)行隊列中的任務，而任務一般都是無限循環(huán)的，只被特定的信號量掛起。

　　DSP/BIOSⅡ提供了強大的分析調試工具。除了常用的方法之外，CPU負載圖和執(zhí)行圖是兩種非常有效的方法。CPU負載圖提供的是目標CPU的負載曲線。CPU負載的定義是除去執(zhí)行最低優(yōu)先級任務以外的時間量。最低優(yōu)先級任務是只在其他線程都不運行時才執(zhí)行的任務。因此，CPU負載圖包括從目標向主機傳送數(shù)據(jù)和執(zhí)行附加后臺任務所需的時間。在執(zhí)行圖中，可以看到各個線程的活動方式。圖形中還包括了信號量的活動，周期性函數(shù)標記(tick)和時鐘模塊標記。執(zhí)行圖能從整體上看到項目所有線程的活動狀態(tài)。根據(jù)調試得到的信息可以評估線程的執(zhí)行情況和CPU的負荷情況，配合其他調試工具，修改設計直到完成項目的功能需要。

　　CPU負載圖反映的是軟件系統(tǒng)所需要的性能和CPU實際最大性能的比值，像PC機上性能統(tǒng)計圖，如果所需的性能大于DSP的實際性能，就必須修改設計、優(yōu)化算法、加快時鐘頻率，甚至更換性能更高的DSP芯片。

　　執(zhí)行圖顯示了各個任務執(zhí)行過程中的細節(jié)信息，對于嵌入式應用而言，實時性是非常重要甚至是必須滿足的條件，操作系統(tǒng)按很小的間隔進行調度就是力圖保證系統(tǒng)響應的實時性。但是在實際中，如果任務分配不好，使得任務不能在調度間隔內完成，就會影響整個系統(tǒng)的實時性，這時，必須對任務劃分作合理的修改。比如本系統(tǒng)中對一列數(shù)據(jù)的去噪處理，原先是等到一幀數(shù)據(jù)來到后再做的，仿真中發(fā)現(xiàn)這樣使得一幀間隔內所要執(zhí)行的任務過多，DSP無法完成，所以將數(shù)據(jù)的預處理改到每一列去做，保證系統(tǒng)的實時性。

　　4、DSP/BIOSⅡ操作系統(tǒng)使用中要注意的問題

　　(1)很好地使用DSP/BIOSⅡ的關鍵在于很好地理解操作系統(tǒng)，這有點像算法理論和應用算法的關系。操作系統(tǒng)凝聚了軟件領域幾十年發(fā)展中的精華，有很多概念和結構是需要很深入的理解和思考的，所以，初學者一定得反復看看一些專門講操作系統(tǒng)的書籍。

　　(2)任務必須寫成下面2種形式之一。

　　在DSP/BIOSⅡ開發(fā)環(huán)境里沒有要求顯示調用OSTaskDel()，這是因為開發(fā)環(huán)境自動做了處理，實際原理都是一樣的。

　　5、結束語

　　本文對探地雷達信號處理機的硬件結構和軟件設計都做了介紹，重點介紹了如何在項目應用中使用DSP/BIOSⅡ實時嵌入式操作系統(tǒng)。