调度器在DSP编程中的应用

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。　　二．调度器介绍　　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。　　1． 调度器的组成　　（1）调度器数据结构　　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。　　typedef struct
　　　　{
　　void ( * ptask)(void); 指向任务的指针（必须是一个void(void)函数）。
　　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。
　　unsigned int period; 周期时标数：任务连续运行所间隔的时标数。
　　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。
　　char prdortemp; 若prdortemp=1,则为周期任务；若prdortemp=0,则为非周期任务。
　　char runme; 当任务需要运行时（由调度器）加1
　　} stask;　　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。　　（2） 初始化函数（void sch_init_t(void)）　　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。　　（3） 添加任务的函数　　unsigned int sch_add_task(void ( * pfunction)( delay, period, delcounter, prdortemp)　　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。

　　（4） 删除任务的函数　　void sch_del_task(const unsigned int task_index)　　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。　　（5） 刷新函数 void sch_update(void)　　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。　　（6） 调度函数 void sch_dispatch_tas