應(yīng)對(duì)無線多媒體挑戰(zhàn)(05-100)

 

　　圖3 RTXC/dm 雙模RTOS

　　開發(fā)的雙重任務(wù)

　　通常MCU和DSP軟件開發(fā)組是兩個(gè)獨(dú)立的設(shè)計(jì)組,每個(gè)設(shè)計(jì)組可自由地選擇自己的RTOS和開發(fā)工具,并啟用從自己選擇供應(yīng)商處提供的軟件堆棧。然而,開發(fā)組現(xiàn)在面對(duì)融合處理技術(shù),事實(shí)上是同一個(gè)處理器。

　　為了更好地闡明這一問題,我們更詳盡地考慮每個(gè)處理器模型的RTOS要求。DSP具有數(shù)據(jù)流特性,一個(gè)過程連續(xù)地對(duì)一組數(shù)組執(zhí)行某個(gè)算法,同時(shí)產(chǎn)生另一組數(shù)組,并將它傳遞給序列中另一級(jí)。DSP處理過程常常涉及有嚴(yán)格采樣和處理要求的高頻I/O,因而RTOS以最小等待時(shí)間來響應(yīng)中斷是至關(guān)重要的。

　　理想地,RTOS在DSP過程的執(zhí)行周期間保存和恢復(fù)最少量內(nèi)容,以及在過程調(diào)度表和內(nèi)核服務(wù)程序兩者中提供最低開銷。實(shí)時(shí)或控制過程則能隨時(shí)中止或等待同步事件的發(fā)生。為了支持這類要求,控制應(yīng)用常使用多任務(wù)RTOS,,其中的調(diào)度表來確定那一個(gè)任務(wù)取得RTOS,其中的調(diào)度表來確定哪一個(gè)任務(wù)取得CPU的控制權(quán)。一旦過程發(fā)生變化,RTOS必須保存和恢復(fù)過程的內(nèi)容,這一操作會(huì)涉及傳送大量字節(jié)并耗費(fèi)眾多處理周期。這類操作讓處理器有可能根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)來中止或啟動(dòng)某個(gè)過程,雖然這一特性控制過程是十分理想的,但對(duì)DSP并不需要。

　　對(duì)這類新型的融合處理體系結(jié)構(gòu),最重要的是開發(fā)人員并行地管理高數(shù)據(jù)率、面向數(shù)組的處理過程和事件驅(qū)動(dòng)的控制過程,且具有使用與專用 的MCU或DSP同樣高的效率。在這樣模式中,理想的RTOS在某些時(shí)刻像低開銷,輕便的DSP;而在其它時(shí)刻又像復(fù)雜的多任務(wù)RTOS。

　　為了讓融合處理更有效,RTOS應(yīng)工作在混合模式或雙模模式。雙模RTOS用公共API將實(shí)時(shí)控制過程用的傳統(tǒng)任務(wù)基內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)和DSP與數(shù)據(jù)流用專用單堆棧執(zhí)行方式有機(jī)地組合在一起。這種統(tǒng)一的RTOS解決方案有可能讓兩類應(yīng)用代碼充分地優(yōu)化在單個(gè)處理器上執(zhí)行。在雙模RTOS中,為開發(fā)人員充分地提供了內(nèi)核功能以及單堆棧與多堆棧服務(wù)程序的全部功能,并用配置工具進(jìn)行調(diào)整來符合應(yīng)用的要求。圖3是雙模RTOS的實(shí)例。

　　用優(yōu)先法管理線程和任務(wù)

　　既然兩種處理模型能成功地共存在單內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)中,雙模RTOS使用3個(gè)獨(dú)立的優(yōu)先區(qū)(參見圖2)。中斷服務(wù)占據(jù)最高優(yōu)先權(quán)(1區(qū)),即優(yōu)先于其它區(qū)中的所有的操作。2區(qū)是中等優(yōu)先權(quán),是給單堆棧數(shù)據(jù)流操作保留的,包括所有的線程操作和多堆棧組件的內(nèi)核操作。3區(qū)則用來處理其余所有的任務(wù)操作以及系統(tǒng)初始化與調(diào)用供內(nèi)核服務(wù)程序用的API庫,在1區(qū)和2區(qū)沒有操作時(shí)才執(zhí)行3區(qū)操作。

　　在這一模型中,執(zhí)行線程的數(shù)據(jù)流應(yīng)用總是有比控制面任務(wù)更高的優(yōu)先權(quán)。也就是說,語音和頻視處理一類數(shù)據(jù)流程操作,若按線程組織的話,可搶占任何任務(wù),在返回至被搶占任務(wù)前完成操作。任務(wù)基操作在2區(qū)操作之間中取得處理器的控制權(quán)。在RTXC/dm內(nèi)核中,線程與任務(wù)共存,因而任務(wù)可啟動(dòng)線程。由于2區(qū)的優(yōu)先權(quán)高于3區(qū),所以任務(wù)啟動(dòng)的線程擁有絕對(duì)搶先權(quán)。

　　結(jié)語

　　融合處理體系結(jié)構(gòu)整合了微控制器功能和信號(hào)處理功能,標(biāo)志著硅器件生產(chǎn)廠家目前的最高水平。與此同時(shí),新體系結(jié)構(gòu)迫切需要新一代實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),以便實(shí)現(xiàn)能充分發(fā)揮較高級(jí)處理能力的應(yīng)用。雙模RTOS將等待時(shí)間協(xié)同調(diào)度表和優(yōu)先化的、能搶占的、事件驅(qū)動(dòng)調(diào)度表有機(jī)地組合在統(tǒng)一的、集成的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中。它也能提供多任務(wù)與單核心兩種內(nèi)核的全部芯心功能。這樣,可以讓各類開發(fā)人員在一個(gè)自己熟悉的、輕松的環(huán)境中得心應(yīng)手地編寫符合應(yīng)用的要求的程序代碼。■(東華)