高性能信號處理通用平臺研究

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，功能也越來越強(qiáng)。對于不同的系統(tǒng)應(yīng)用需要采用定制信號處理算法。

在實時操作系統(tǒng)支持下開發(fā)DSP算法，方便快捷，程序思路清晰，便于代碼調(diào)試和重用，但是目前大多數(shù)DSP實際應(yīng)用中，仍然采用與早期單片機(jī)開發(fā)一樣的開發(fā)方式，用匯編語言直接在硬件層上開發(fā)。開發(fā)模式的局限，已經(jīng)嚴(yán)重影響了DSP以及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展。

并且隨著對DSP系統(tǒng)性能要求的迅速提高，DSP軟件將會日益復(fù)雜，特別是開發(fā)大規(guī)模并行系統(tǒng)的軟件，處理機(jī)之間的通信與同步、資源管理、并行任務(wù)分配等都是相當(dāng)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(tǒng)軟件來處理，程序員的精力集中于信號處理算法的實現(xiàn)。

信號處理模塊主要承擔(dān)高速實時信號處理任務(wù)，使用DSP陣列。如上所述，并行DSP上使用操作系統(tǒng)，將會使復(fù)雜的并行程序開發(fā)變得相對容易并且效率高。

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

VSPWorks操作系統(tǒng)是Wind River公司推出的用于DSP的內(nèi)存占用量小的高性能實時操作系統(tǒng)。VSPWorks RTOS能夠與VxWorks RTOS進(jìn)行通信，這樣開發(fā)者就可以很容易設(shè)計出DSP與通用處理器組合在一起的系統(tǒng)。因此，在實現(xiàn)信號處理模塊的操作系統(tǒng)時，選用VSPWorks操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，擴(kuò)充并行調(diào)試和負(fù)載平衡等功能。另外，還要考慮系統(tǒng)的容錯和重構(gòu)等問題。

作為通用的信號處理平臺，是否受用戶歡迎，很大程度并不在于技術(shù)的先進(jìn)性，而在于其開發(fā)工具是否友好，開發(fā)環(huán)境是否完備。該信號處理模塊為了方便用戶應(yīng)用，提供良好的集成開發(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(tǒng)開發(fā)的要求提供了任務(wù)加載工具、并行調(diào)試工具和負(fù)載平衡分析工具等。該開發(fā)環(huán)境在宿主機(jī)上運行，通過調(diào)試口（如RS232、JTAG）與目標(biāo)系統(tǒng)連接。

該信號處理模塊軟件開發(fā)環(huán)境包含三個高度集成的部分：運行在宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)上的強(qiáng)有力的交叉開發(fā)工具和實用程序；運行在目標(biāo)機(jī)上的高性能、可裁剪的實時操作系統(tǒng)；連接宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的多種通信方式，如：以太網(wǎng)、串口線、仿真器等。信號處理模塊軟件開發(fā)環(huán)境如圖3所示。

4結(jié)語

本文通過對信號處理實時性、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(tǒng)結(jié)構(gòu)，重點論述了該平臺的通信網(wǎng)絡(luò)、存儲器系統(tǒng)、調(diào)試電路等的設(shè)計，實現(xiàn)了支持信號處理器的實時操作系統(tǒng)VSPWorks配置，完善了信號處理平臺軟件開發(fā)環(huán)境。通過把不同分辨率的合成孔徑雷達(dá)成像的計算過程映射到不同規(guī)模的信號處理模塊組成的并行信號處理系統(tǒng)上，處理能力、存儲容量、通信帶寬等均能滿足系統(tǒng)需求，證明了該信號處理平臺的通用性、可擴(kuò)展性及應(yīng)對大規(guī)模浮點處理的有效性。