引言

數(shù)字信號處理(digitalsignalprocessing,DSP)是90年代迅速發(fā)展起來的新興學(xué)科。其中，TI公司的MS320系列DSP處理器占據(jù)了主導(dǎo)地位。在國內(nèi)，由于DSP在語音、圖像、聲納、雷達(dá)、航天、通信以及生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域具有越來越廣泛的應(yīng)用，因此，有關(guān)DSP開發(fā)系統(tǒng)的研究也逐漸受到重視。盡管DSP的各類產(chǎn)品應(yīng)用很廣，但要使它能夠深入、持久地得以發(fā)展，必須要有相應(yīng)優(yōu)秀的DSP開發(fā)系統(tǒng)并提供給用戶一個靈活、方便的開發(fā)工具，以使用戶在開發(fā)系統(tǒng)上可以完成對目標(biāo)機(jī)的軟件、硬件系統(tǒng)的綜合調(diào)試。DSP開發(fā)系統(tǒng)對于DSP應(yīng)用來說，是一項基礎(chǔ)工作，是否有一個適用且有效的DSP開發(fā)系統(tǒng)，往往是關(guān)系到DSP應(yīng)用成敗的關(guān)鍵因素之一。

首先,DSP的開發(fā)對開發(fā)者的軟、硬件設(shè)計能力和水平都有很高的要求。要充分發(fā)揮DSP的優(yōu)勢,最好采用匯編語言進(jìn)行軟件開發(fā)，但這樣就會使開發(fā)周期拉長,開發(fā)難度加大，而且DSP的軟件可移植性比較差。由于DSP的指令都和其處理器芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，每一代處理器的結(jié)構(gòu)都有所不同，結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，在其之上的軟件也要發(fā)生變化。如C64的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)也就不同于C5X,所以C64的一些指令就不同于C5X,曾經(jīng)熟悉C5X的技術(shù)人員不得不從頭開始學(xué)起C64的指令，這就給編程人員帶來了很大的不便，同時也增加了開發(fā)的難度和周期。加上現(xiàn)在DSP芯片更新?lián)Q代很快，技術(shù)人員很難跟上更換的步伐。這就降低了整個系統(tǒng)的靈活性和軟件的可移植性。更重要的是，在一個團(tuán)隊中，往往需要每個編程人員都必須熟悉這些指令，從而造成了工作效率的降低。其次，在開發(fā)儀器儀表的過程中，對各種儀器儀表開發(fā)中所涉及的共性部分，如界面的編制、顯示數(shù)據(jù)的格式處理、漢字庫的處理、數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、低層DSP軟件的規(guī)范化處理等，都還沒有比較通用的開發(fā)模式。

由于以上幾種缺陷，對于一家儀器儀表開發(fā)公司，在使用DSP的開發(fā)過程中，經(jīng)常的情況就是人守一個仿真器,每人都要對全系列的DSP進(jìn)行了解和熟悉，并能夠獨立編程，使人力、物力資源產(chǎn)生浪費。為此，本文設(shè)計并研制了一種專門的開發(fā)系統(tǒng)，以期減少開發(fā)人員數(shù)量,提高開發(fā)人員的工作效率。

1  系統(tǒng)的整體方案設(shè)計與工作原理

本系統(tǒng)設(shè)計的目的是對現(xiàn)有的開發(fā)儀器儀表所需的技術(shù)方案進(jìn)行簡化,把儀器儀表開發(fā)過程中的液晶屏底圖繪制、數(shù)據(jù)自動顯示、上下位機(jī)通訊、數(shù)據(jù)處理，波形圖繪制，數(shù)據(jù)庫處理等絕大部分工作封裝成面向?qū)ο蟮哪Ｐ?把這些開發(fā)過程中必須的元素統(tǒng)一于一個開發(fā)系統(tǒng)之中，以減少開發(fā)人員數(shù)量，或?qū)﹂_發(fā)人員進(jìn)行合理分工，研究一種可提高開發(fā)人員工作效率的、基于DSP芯片的開發(fā)系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的,本設(shè)計所采用的整體技術(shù)方案是以面向?qū)ο蟮姆椒橹笇?dǎo)思想，以密碼文件包為核心介質(zhì)，按開發(fā)流程和物理結(jié)構(gòu)，由上位機(jī)模擬組態(tài)系統(tǒng)、上下位機(jī)通訊系統(tǒng)、基于DSP的技術(shù)硬件平臺板以及在該DSP中運行的下位機(jī)解析系統(tǒng)組成的三層結(jié)構(gòu)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.1  上位機(jī)模擬組態(tài)系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用開發(fā)人員先在個人PC上進(jìn)行開發(fā),然后通過本系統(tǒng)再在儀器中顯示可能出現(xiàn)的全部情況，如:頁面，菜單，數(shù)據(jù)項,數(shù)據(jù)庫，波形，應(yīng)用漢字庫等，再通過系統(tǒng)對這些“元素”進(jìn)行編譯，打包成密碼包及對應(yīng)的字庫文件。并對所開發(fā)的所有項目的密碼包進(jìn)行修改、重排、日常管理,這相當(dāng)于是一套小型的密碼生成器，以及儀器界面管理信息系統(tǒng)。最為重要的是，本組態(tài)系統(tǒng)不需要開發(fā)人員編制任何一條程序語句，僅需使用鼠標(biāo)繪制圖形即可。

1.2  上下位機(jī)通訊系統(tǒng)

這是用于上下位機(jī)之間通過串口通訊的系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一套上下位機(jī)溝通的橋梁，主要通過個人PC的串口和下位機(jī)電路板的同步串口進(jìn)行通訊，目的是把第一層所編譯好的密碼包及對應(yīng)的字庫文件傳送給下位機(jī)所對應(yīng)的不同的存儲區(qū)間。

1.3  基于DSP開發(fā)的下位機(jī)解析系統(tǒng)

該部分的主要工作有兩層，一是基于DSP開發(fā)的硬件平臺；二是可在DSP中進(jìn)行的下位機(jī)解析系統(tǒng)。其中基于DSP開發(fā)技術(shù)的硬件平臺板是下位機(jī)解析系統(tǒng)所依賴的硬件系統(tǒng)，主要包括DSP高速運算處理器、密碼包存儲所用的FLASH卡、以及部分儀器采樣所需要的模擬及數(shù)字電路。

下位機(jī)解析系統(tǒng)相當(dāng)于一個小型的操作系統(tǒng)，它可以根據(jù)第一層所定義的密碼格式，對密碼包破解以后顯示在液晶屏上，然后在下位機(jī)解析系統(tǒng)的局部地方更改程序，以實現(xiàn)各種儀器的不同功能。

2  上位機(jī)模擬組態(tài)系統(tǒng)設(shè)計

這一部分可采用微軟公司的VB6高級語言編制，然后在開發(fā)人員用于開發(fā)的個人PC上使用。

上位機(jī)組態(tài)系統(tǒng)中應(yīng)定義用于封裝的幾種元素對象。

2.1   頁面的組成

頁面是上位機(jī)組態(tài)系統(tǒng)的核心。一個儀器的業(yè)務(wù)處理是由若干個乃至幾十個頁面按照一定的邏輯關(guān)系自由組合而成的。組成頁面這個數(shù)據(jù)群的集體信息包括頁名稱、上一頁、下一頁、父頁、寬度、高度、數(shù)據(jù)基址、基址增量等。

其次是背景頁。對于頁面這個元素來說,最重要的就是背景頁，也就是儀器顯示在人機(jī)界面上的底圖。相對于以前的處理方法，所采用的技術(shù)方案可以是使用中文Windows系統(tǒng)自帶的畫圖軟件，也可以是Photoshop等商業(yè)軟件畫出的儀器各個界面底圖，然后把底圖保存成BMP格式的單色位圖文件，也就是對應(yīng)的單色人機(jī)界面。

BMP文件與設(shè)備無關(guān)。BMP文件分為文件首部和文件體兩部分。文件首部描述文件和圖像的有關(guān)參數(shù)和彩色表，主體是圖像的位圖數(shù)據(jù),BMP文件體部分記錄圖像的位圖數(shù)據(jù)。方式是從圖像的左下角開始依次掃描每根掃描線，對于單色，每個象素用1位表示。系統(tǒng)可依據(jù)TurboC位圖格式對BMP文件進(jìn)行文件流操作，然后生成一個同BMP文件同名、dat類型的長度為6+number*（bottom—top+1）的文件。