Page 69 - Процессор TMS320C4x. Архитектура. Программирование. Сети

Пр о ц е с с о р TMS 3 2 0C4 x

69

2.2. Синхронизация ввода/вывода и обработки

Системы ЦОС реального времени обрабатывают практически неограни-

ченный объем данных, поступающих непрерывно и с относительно высокой

частотой. Входным устройством в таких системах является АЦП, осуществ-

ляющий квантование сигнала с частотой от единиц килогерц до десятков мега-

герц в зависимости от назначения системы. Эффективность работы системы

ЦОС зависит не только от качества реализации алгоритмов обработки, но и от

синхронизации ввода/вывода данных с обрабатывающей программой. Под син-

хронизацией будем понимать согласованность во времени ввода/вывода и об-

работки.

Попытаемся проанализировать некоторые возможные варианты синхро-

низации, для чего воспользуемся простым программным примером. Пусть тре-

буется реализовать амплитудный ограничитель комплексных выборок сигнала,

алгоритм работы которого описывается уравнением

(

)

(

)

&

[ ]

&

[ ],

&

[ ] ,

,

Re

&

[ ]

Im

&

[ ]

Y n

X n A U

U X n A A U

A

X n

=

≤

>

⎧

⎨

⎩

=

+

nop

2

.

Для более полной иллюстрации способов синхронизации зададимся еще

одним условием - превышение амплитудой

A

порогового значения

U

пор

может

быть не более чем у 10% выборок сигнала. Программа, приведенная в прил.

Д

,

обрабатывает один входной отсчет при выполнении условия

A

>

U

пор

за 31 цикл

(

T

1

), при невыполнении условия - за 22 цикла (

T

2

).

Первый, наиболее очевидный вариант синхронизации, обработка отсче-

тов в момент их поступления. Этот вариант можно определить как

одиночную

передачу без буферизации

. Прием данных может производиться как с опросом

готовности порта, так и по прерываниям. На рис.2.4,

а

показано распределение

процессорного времени для ввода по прерываниям, возникающим с периодом

дискретизации

T

д

. После ввода отсчета выполняется программа обработки за

время

T

1

(для первого и второго отсчетов на рис.2.4,

а

) или

T

2

(для третьего от-

счета). Минимальный период поступления входных отсчетов для рассматри-

ваемого амплитудного ограничителя будет равен сумме

T

обр.пр

+ max{

T

1

,

T

2

}, где

T

обр.пр

- время обработки прерывания, равное 10 циклам, которое включает вре-

мя входа в прерывание (пять циклов), время передачи слова (один цикл) и вре-

мя выхода из прерывания (четыре цикла). Минимальный период

T

д

при оди-

ночной передаче без буферизации составляет в нашем примере 41 цикл, при

меньшем

T

д

будут пропуски отсчетов. Данный вариант синхронизации имеет

серьезный недостаток - большие потери процессорного времени. По условию,

превышение порога (а значит и время обработки

T

1

) может быть только у одной

десятой части реализации, поэтому при длине реализации

N

потери процессор-

ного времени 0.9

N

(

T

1

-

T

2

) циклов (при указанных значениях

T

1

,

T

2

и

T

обр.пр

примерно 20%).

Может ли наша программа амплитудного ограничителя обрабатывать

входной сигнал с периодом

T

д

= 35 циклов? Определим общие затраты процес-