高性能信號處理通用平臺研究

3系統軟件設計

隨著(zhù)嵌入式系統應用范圍不斷擴大，功能也越來(lái)越強。對于不同的系統應用需要采用定制信號處理算法。

在實(shí)時(shí)操作系統支持下開(kāi)發(fā)DSP算法，方便快捷，程序思路清晰，便于代碼調試和重用，但是目前大多數DSP實(shí)際應用中，仍然采用與早期單片機開(kāi)發(fā)一樣的開(kāi)發(fā)方式，用匯編語(yǔ)言直接在硬件層上開(kāi)發(fā)。開(kāi)發(fā)模式的局限，已經(jīng)嚴重影響了DSP以及嵌入式系統應用的發(fā)展。

并且隨著(zhù)對DSP系統性能要求的迅速提高，DSP軟件將會(huì )日益復雜，特別是開(kāi)發(fā)大規模并行系統的軟件，處理機之間的通信與同步、資源管理、并行任務(wù)分配等都是相當繁重的工作。如果完全由程序員手工完成，將增加研發(fā)周期，軟件質(zhì)量也難以保證。因此，需要將這些底層的工作交給系統軟件來(lái)處理，程序員的精力集中于信號處理算法的實(shí)現。

信號處理模塊主要承擔高速實(shí)時(shí)信號處理任務(wù)，使用DSP陣列。如上所述，并行DSP上使用操作系統，將會(huì )使復雜的并行程序開(kāi)發(fā)變得相對容易并且效率高。

因此，可以考慮選擇系統性能較好并且開(kāi)發(fā)工具齊全的COTS產(chǎn)品，在此基礎上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，將并行調試技術(shù)、負載平衡技術(shù)等融合進(jìn)去。

VSPWorks操作系統是Wind River公司推出的用于DSP的內存占用量小的高性能實(shí)時(shí)操作系統。VSPWorks RTOS能夠與VxWorks RTOS進(jìn)行通信，這樣開(kāi)發(fā)者就可以很容易設計出DSP與通用處理器組合在一起的系統。因此，在實(shí)現信號處理模塊的操作系統時(shí)，選用VSPWorks操作系統為基礎，擴充并行調試和負載平衡等功能。另外，還要考慮系統的容錯和重構等問(wèn)題。

作為通用的信號處理平臺，是否受用戶(hù)歡迎，很大程度并不在于技術(shù)的先進(jìn)性，而在于其開(kāi)發(fā)工具是否友好，開(kāi)發(fā)環(huán)境是否完備。該信號處理模塊為了方便用戶(hù)應用，提供良好的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），在IDE中不但包括編輯、編譯、連接等一般工具，另外還針對并行系統開(kāi)發(fā)的要求提供了任務(wù)加載工具、并行調試工具和負載平衡分析工具等。該開(kāi)發(fā)環(huán)境在宿主機上運行，通過(guò)調試口（如RS232、JTAG）與目標系統連接。

該信號處理模塊軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境包含三個(gè)高度集成的部分：運行在宿主機和目標機上的強有力的交叉開(kāi)發(fā)工具和實(shí)用程序；運行在目標機上的高性能、可裁剪的實(shí)時(shí)操作系統；連接宿主機和目標機的多種通信方式，如：以太網(wǎng)、串口線(xiàn)、仿真器等。信號處理模塊軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境如圖3所示。

4結語(yǔ)

本文通過(guò)對信號處理實(shí)時(shí)性、通用性需求的深入研究，提出了基于TMS320C6701處理器的高性能通用信號處理平臺系統結構，重點(diǎn)論述了該平臺的通信網(wǎng)絡(luò )、存儲器系統、調試電路等的設計，實(shí)現了支持信號處理器的實(shí)時(shí)操作系統VSPWorks配置，完善了信號處理平臺軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。通過(guò)把不同分辨率的合成孔徑雷達成像的計算過(guò)程映射到不同規模的信號處理模塊組成的并行信號處理系統上，處理能力、存儲容量、通信帶寬等均能滿(mǎn)足系統需求，證明了該信號處理平臺的通用性、可擴展性及應對大規模浮點(diǎn)處理的有效性。