基于DSP 芯片阵列的实时操作系统的研究.PDFVIP

基于 DSP 芯片阵列的实时操作系统的研究 Research On the Embedded Real-Time Operating System Based On DSP Chips ( 中国科学院声学研究所) 1蔡慧 王白江 康通博 张骋 蔡惠智 CAI HUI WANG BAIJIANG KANG TONGBO ZHANG CHENG CAI HUIZHI 摘要：文提出一种基于数字信号处理领域(DSP 芯片) 的实时嵌入式操作系统，对该嵌入式操 作系统的内核体系结构和特点进行了深入的分析，并将此操作系统应用到某型号声纳系统 中。实际表明该实时操作系统具有很好的实时性和可靠性。 关键词：嵌入式操作系统；实时性；DSP ；模块化；微内核 中图分类号：TP316 文件标识码：A Abstract: In our work, a Multi-DSP, Real-time embedded operating system based on DSP chips was built up with its system structure and characteristic analyzed. In practical application, this system has shown a nice performance of real-time property and high reliability. Key Words ：Embedded operating system; Real time; DSP; Module; Micro-kernel 1 引言 数字信号处理器（DSP ）的出现，伴随着数字信号处理技术的空前发展。由多 DSP 组 成的阵列信号处理系统，使通信、雷达、声纳进入数字化信息时代。但由于阵列信号处理系 统结构复杂，算法实现非常困难，程序设计人员在解决实际物理工程问题时，不但需要解决 算法实现，而且要用更多的时间解决多任务并发工作、动态进程调度、同步信息传输等问题 （前者是物理工程的算法实现，后者属于计算机操作系统的内容）。为了解决物理工程和系 统工程的矛盾，引入“多 DSP 嵌入式实时操作系统”是彻底解决物理工程技术人员编程困难 的最佳途径，也是目前国际上比较推崇的解决方案。 2 基于多 DSP 芯片的操作系统 “多DSP 嵌入式实时操作系统”把操作系统技术和物理工程技术混合组成嵌入式信号 处理系统，实现了通用的硬件系统控制管理、资源优化分配、任务实时调度等软件功能的集 合，可简化声纳、雷达、通信等嵌入式实时系统的设计难度和提高系统的稳定性和可靠性。 操作系统是软件功能模块的集合，实现了对硬件系统和资源的优化控制和分配管理，提 供了一组硬件访问控制函数接口,构造了硬件系统的功能抽象层，使系统的开发者可以方便 有效的使用系统的所有资源完成所需的系统设计。使用操作系统有如下优点： 1）开发者可直接利用操作系统提供的底层硬件访问和实时控制功能，不用关心底层硬 件，从而提高开发效率； 2 ）操作系统的多任务开发模型，使应用软件设计模块化，使软件模块可重用； 3 ）操作系统的实时软件模型，使应用系统具备更高的实时性； 4 ）使用统一的操作系统接口进行应用软件开发，使应用软件具备可移植性，可在不同 处理器间方便的移植软件； 1 收稿日期：作者简介：蔡慧，女，1980 年生，博士，研究方向为阵列信号处理，实时操作系统；王白江，男，1980 年生， 博士，研究方向为阵列信号处理，实时操作系统；张骋，男，1980 年生，博士，研究方向为阵列信号处理，实时操作系统。康 通博，男，1977 年生，博士，研究方向为阵列信号处理，实时操作系统；蔡惠智，男，1963 年生，博士生导师，主任研究员， 研究方向为阵列信号处理。 1 5 ）操作系统软件模块与应用软件模块相集成的方式使系统更稳定可靠。 3 Cube OS 的硬件运行环境 Cube OS 运行在由中科院声学研究所研制的 ADSP-TS101S 高速阵列信号处理板卡上。 该板卡是基于 TigerSHARC(ADSP-TS101S)芯片的一块高性能的数字信号处理板。选用 8 颗 30