高性能信號處理通用平臺研究

3系統軟件設計

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

在實時操作系統支持下開發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實際應用中，仍然采用與早期單片機開發一樣的開發方式，用匯編語言直接在硬件層上開發。開發模式的局限，已經嚴重影響了DSP以及嵌入式系統應用的發展。

并且隨著對DSP系統性能要求的迅速提高，DSP軟件將會日益復雜，特別是開發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，將增加研發周期，軟件質量也難以保證。因此，需要將這些底層的工作交給系統軟件來處理，程序員的精力集中于信號處理算法的實現。

信號處理模塊主要承擔高速實時信號處理任務，使用DSP陣列。如上所述，并行DSP上使用操作系統，將會使復雜的并行程序開發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發工具齊全的COTS產品，在此基礎上進行二次開發，將并行調試技術、負載平衡技術等融合進去。

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時操作系統。VSPWorks RTOS能夠與VxWorks RTOS進行通信，這樣開發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，在實現信號處理模塊的操作系統時，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的先進性，而在于其開發工具是否友好，開發環境是否完備。該信號處理模塊為了方便用戶應用，提供良好的集成開發環境（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發的要求提供了任務加載工具、并行調試工具和負載平衡分析工具等。該開發環境在宿主機上運行，通過調試口（如RS232、JTAG）與目標系統連接。

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

4結語

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結構，重點論述了該平臺的通信網絡、存儲器系統、調試電路等的設計，實現了支持信號處理器的實時操作系統VSPWorks配置，完善了信號處理平臺軟件開發環境。通過把不同分辨率的合成孔徑雷達成像的計算過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處理的有效性。