專利名稱：一種基于多dsp處理器平臺的分布式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)的制作方法
—種基于多DSP處理器平臺的分布式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及基于多DSP處理器平臺的分布式實時 多任務(wù)操作系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)今DSP技術(shù)的發(fā)展，DSP被越來越多的用于消費電子、通信、軍事等領(lǐng)域，基 于DSP系統(tǒng)的軟件開發(fā)經(jīng)歷了無操作系統(tǒng)開發(fā)和基于操作系統(tǒng)開發(fā)兩個階段。在無操作系 統(tǒng)的開發(fā)階段中，系統(tǒng)沒有操作系統(tǒng)的支持，通常通過匯編語言來訪問底層硬件資源。這類 系統(tǒng)一般功能單一，針對性強，且無用戶接口。在有操作系統(tǒng)的開發(fā)階段中，系統(tǒng)能夠支持 多任務(wù)處理，具有通信管理、內(nèi)存管理、調(diào)度管理等功能，開發(fā)人員無須了解底層硬件結(jié)構(gòu) 便能進行軟件開發(fā)。盡管基于操作系統(tǒng)的DSP開發(fā)有若干優(yōu)勢，在實時性要求非常強的場 合，系統(tǒng)一般還是會采取無操作系統(tǒng)的開發(fā)方法，這是因為使用操作系統(tǒng)會帶來額外的開 銷。VDK (VisualDSPKernel)是ADI公司推出的商業(yè)操作，隨VisualDSP—起出售。其特點 是(I)基于優(yōu)先級的調(diào)度系統(tǒng)，對于不同優(yōu)先級的任務(wù)來說，處理器資源優(yōu)先分配給高優(yōu) 先級任務(wù)，對于同一優(yōu)先級任務(wù)來說，處理器輪流分配給不同任務(wù)。(2)使用信號量、消息通 信機制完成線程間同步。
經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的研究，VDK具有一下不足之處
(I)作為一款商業(yè)操作系統(tǒng)，VDK并不開源，因而不能根據(jù)實際處理任務(wù)需求對其 進行改進(2)對多DSP處理器平臺支持不好(3)實時性差，面對高速信號處理系統(tǒng)性能有 待提高(4)支持任務(wù)個數(shù)有限，無法處理復雜的多任務(wù)處理任務(wù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種基于多DSP處理器平臺的分布式 實時多任務(wù)處理系統(tǒng)，采用非搶占調(diào)度策略作為調(diào)度內(nèi)核，支持任意多個處理任務(wù)，改善了 系統(tǒng)實時性。
本發(fā)明的特征在于，這是一個在多DSP處理器平臺的每個DSP處理器上對內(nèi)部建 立的多個處理模塊進行實時調(diào)度的分布式實時操作系統(tǒng)，包括任務(wù)調(diào)度模塊，存儲管理模 塊和任務(wù)通信模塊，其中
存儲管理模塊，包括相互連接的內(nèi)存池管理單元和內(nèi)存池單元，以傳輸任務(wù)訪問 請求，其中
內(nèi)存池單元，共有N個內(nèi)存塊，分別存儲每個處理任務(wù)的任務(wù)輸入數(shù)據(jù)，每個處理 任務(wù)的任務(wù)輸出數(shù)據(jù)和所有所述DSP處理器任務(wù)的中間變量緩存數(shù)據(jù)，
內(nèi)存池管理單元，用以維護分別記錄了 N個內(nèi)存塊使用情況的共N個使用信息 mem_use_info的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，
所述內(nèi)存池管理單元按以下步驟進行管理
第一步各內(nèi)存塊初始化，
第二步判斷是否接收到包括對內(nèi)存池的存儲空間的申請及其容量在內(nèi)的內(nèi)存使 用信息
若不存在,則返回第一步，
若存在，則查找所述各條使用信息中是否存在滿足申請大小的內(nèi)存塊，若不存在， 則返回第一步，若存在，則獲取內(nèi)存起始地址Ptr,
第三步，更新第二步中找到的內(nèi)存塊中的內(nèi)存使用信息，返回第一步，
任務(wù)通信管理模塊，包括任務(wù)信息通信單元，和任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元，其中
任務(wù)信息通信單元，傳輸來自主控機或者所述任務(wù)調(diào)度模塊的定長的任務(wù)信息 字，長度為64字，包括發(fā)送任務(wù)編號、發(fā)送任務(wù)的DSP處理器、接受任務(wù)編號、接受任務(wù)的 DSP處理器、任務(wù)數(shù)據(jù)長度和任務(wù)模式碼，
任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元，傳輸來自所述主控機或DSP處理器的任務(wù)長度的任務(wù)數(shù)據(jù)，
所述任務(wù)通信單元，按以下步驟與作為發(fā)送節(jié)點的所述主控機進行任務(wù)通信
第一步，所述任務(wù)通信單元獲得所述任務(wù)信息字，
第二步，作為所述發(fā)送節(jié)點的主控機或DSP處理器生成任務(wù)信息字并發(fā)送，
第三步，所述任務(wù)信息通信單元接受任務(wù)信息字，并配置所述任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元，
第四步，所述任務(wù)通信單元接受來自所述發(fā)送單元的指定長度、指定任務(wù)的數(shù)據(jù)，
任務(wù)調(diào)度模塊，包括調(diào)度模塊單元、等待態(tài)任務(wù)隊列單元、就緒態(tài)任務(wù)隊列單元 和輸出態(tài)任務(wù)隊列單元，所述任務(wù)調(diào)度模塊按以下步驟進行任務(wù)調(diào)度執(zhí)行，
第一步，初始狀態(tài)下，所述調(diào)度執(zhí)行單元把從所述任務(wù)通信模塊接收到的所有任 務(wù)置于等待態(tài)任務(wù)隊列單元，
第二步，所述調(diào)度執(zhí)行單元掃描所述等待態(tài)任務(wù)隊列單元，判斷是否存在準備就 緒的任務(wù)，
若有準備就緒的任務(wù)，則把所述準備就緒任務(wù)置于就緒態(tài)任務(wù)隊列單元，
若沒有，則返回第一步，
第三步，所述調(diào)度執(zhí)行單元掃描所述就緒態(tài)任務(wù)隊列單元，判斷是否存在已處理 就緒的任務(wù)
若存在則把所述已處理就緒的任務(wù)置于輸出態(tài)任務(wù)隊列中，
若沒有，返回第二步，
第四步，所述調(diào)度執(zhí)行單元掃描輸出態(tài)任務(wù)隊列單元，判斷是否存在等待輸出的 任務(wù)，
若有，則把所述等待輸出的任務(wù)發(fā)送給所述任務(wù)信息通信單元和任務(wù)數(shù)據(jù)通信 單元，供向所述主控機或DSP處理器節(jié)點發(fā)送用，
若沒有，則返回第三步，
第五步，循環(huán)第二步到第四步，一直到全部處理并輸出所有已接收的任務(wù)后，返回第一步。
本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點
在多DSP處理器平臺的一個處理節(jié)點上，可以同時處理多個任務(wù)模塊，對各個任 務(wù)模塊進行實時調(diào)度并保證每個任務(wù)模塊都能正確運行；分布式實時多任務(wù)處理系統(tǒng)保證 處理過程滿足雷達信號處理的實時性要求。


圖1為分布式實時操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖2為分布式實時操作系統(tǒng)存儲管理模塊框圖3為分布式實時操作系統(tǒng)任務(wù)通信流程圖4為分布式實時操作系統(tǒng)多任務(wù)調(diào)度方法流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括存儲管理模塊、任務(wù)通信模塊、 任務(wù)調(diào)度模塊，其中存儲管理模塊與處理任務(wù)相連接并傳輸內(nèi)存訪問信息，任務(wù)調(diào)度模塊 和任務(wù)通信模塊相連接并傳輸任務(wù)數(shù)據(jù)通信信息。
所述的任務(wù)存儲管理模塊包括內(nèi)存池管理單元和內(nèi)存池單元，其中內(nèi)存池管理 單元和內(nèi)存池單元連接并傳輸內(nèi)存訪問請求信息。
所述的任務(wù)通信模塊管理模塊包括任務(wù)信息通信單元和任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元，任 務(wù)信息通信單元傳輸定長的任務(wù)信息字，任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元傳輸任意長度的任務(wù)數(shù)據(jù)。任 務(wù)間的通信有以下步驟
步驟1:接收節(jié)點任務(wù)信息通信單元等待接受任務(wù)信息字；
步驟2 :發(fā)送節(jié)點任務(wù)信息通信單元生成任務(wù)信息字并發(fā)送；
步驟3 :接收節(jié)點任務(wù)信息通信單元接受任務(wù)信息字并配置任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元；
步驟4 :發(fā)送節(jié)點任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元發(fā)送任務(wù)數(shù)據(jù)；
步驟5 :接收節(jié)點任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元接收任務(wù)數(shù)據(jù)。
所述的任務(wù)調(diào)度模塊包括調(diào)度執(zhí)行單元、等待態(tài)任務(wù)隊列單元、就緒態(tài)任務(wù)隊列 單元和輸出態(tài)任務(wù)隊列單元。任務(wù)執(zhí)行步驟是
步驟1:初始狀態(tài)下，調(diào)度執(zhí)行單元將所有任務(wù)置于等待態(tài)任務(wù)隊單元列中；
步驟2 :調(diào)度執(zhí)行單元掃描等待態(tài)任務(wù)隊列單元，若有任務(wù)準備好運行，將該任務(wù) 置于就緒態(tài)任務(wù)隊列單元中；
步驟3 :調(diào)度執(zhí)行單元掃描就緒態(tài)隊列任務(wù)單元中，若有任務(wù)存在，執(zhí)行該任務(wù)， 并將該任務(wù)置于輸出態(tài)任務(wù)隊列單元中；
步驟4 :調(diào)度執(zhí)行單元掃描輸出態(tài)任務(wù)隊列單元中，若有任務(wù)存在，將該任務(wù)信息 發(fā)送給任務(wù)通信單元，任務(wù)通信模塊將任務(wù)輸出數(shù)據(jù)發(fā)送后，調(diào)度執(zhí)行單元將該任務(wù)置于 等待態(tài)隊列單元中。
下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細說明。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性 的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
如圖1所示，本實施例包括以下模塊存儲管理模塊、任務(wù)通信模塊、任務(wù)調(diào)度模 塊，其中存儲管理模塊與處理任務(wù)相連接并傳輸內(nèi)存訪問信息，任務(wù)調(diào)度模塊和任務(wù)通信 模塊相連接并傳輸任務(wù)通信信息，任務(wù)調(diào)度模塊與處理熱舞相連接并在處理任務(wù)輸入數(shù)據(jù) 準備好時選中處理任務(wù)執(zhí)行。
如圖2所示，本實施例存儲管理模塊包括內(nèi)存池管理單元和內(nèi)存池單元，其中內(nèi) 存池管理單元和內(nèi)存池單元連接并傳輸內(nèi)存訪問請求信息。本實施例中，內(nèi)存池單元中有6個內(nèi)存塊，內(nèi)存池管理單元中維護6個mem_use_info數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),分別記錄6個內(nèi)存塊的使 用情況。處理任務(wù)對內(nèi)存的操作分為兩種申請空間和釋放空間。
存儲管理模塊處理申請空間的步驟是
第一步各內(nèi)存塊初始化，
第二步判斷是否接收到對內(nèi)存池的存儲空間的申請及其容量，
若不存在，貝1J返回第一步，
若存在，則查找所述各條使用信息中是否存在滿足申請大小的內(nèi)存塊，若不存在， 則返回第一步，若存在，則獲取內(nèi)存起始地址Ptr,
第三步，更新第二步中找到的內(nèi)存塊中的內(nèi)存使用信息，返回第一步
所述的任務(wù)通信模塊管理模塊包括任務(wù)信息通信單元和任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元，任 務(wù)信息通信單元傳輸定長的任務(wù)信息字，任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元傳輸任意長度的任務(wù)數(shù)據(jù)。任 務(wù)間的通信步驟如圖3所示。
本實例中，任務(wù)信息字是一個長度為64字的信息字,其內(nèi)容包括發(fā)送任務(wù)編號、 發(fā)送任務(wù)所在節(jié)點、接收任務(wù)編號、接收任務(wù)所在節(jié)點、任務(wù)數(shù)據(jù)長度、任務(wù)模式碼。接收端 任務(wù)信息通信單元收到該信息字后配置任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元，任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元接收指定長 度、指定任務(wù)的數(shù)據(jù)。
所述的任務(wù)調(diào)度模塊包括調(diào)度執(zhí)行單元、等待態(tài)任務(wù)隊列單元、就緒態(tài)任務(wù)隊列 單元和輸出態(tài)任務(wù)隊列單元。任務(wù)執(zhí)行步驟如圖4所示。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍 為準。
權(quán)利要求
1.一種基于多DSP處理器平臺的分布式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，其特征在于，這是一個在多DSP處理器平臺的每個DSP處理器上對內(nèi)部建立的多個處理模塊進行實時調(diào)度的分布式實時操作系統(tǒng)，包括任務(wù)調(diào)度模塊，存儲管理模塊和任務(wù)通信模塊，其中 存儲管理模塊，包括相互連接的內(nèi)存池管理單元和內(nèi)存池單元，以傳輸任務(wù)訪問請求，其中 內(nèi)存池單元，共有N個內(nèi)存塊，分別存儲每個處理任務(wù)的任務(wù)輸入數(shù)據(jù)，每個處理任務(wù)的任務(wù)輸出數(shù)據(jù)和所有所述DSP處理器任務(wù)的中間變量緩存數(shù)據(jù)， 內(nèi)存池管理單元，用以維護分別記錄了 N個內(nèi)存塊使用情況的共N個使用信息mem_use_info的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 所述內(nèi)存池管理單元按以下步驟進行管理 第一步各內(nèi)存塊初始化， 第二步判斷是否接收到包括對內(nèi)存池的存儲空間的申請及其容量在內(nèi)的內(nèi)存使用信息 若不存在，則返回第一步， 若存在，則查找所述各條使用信息中是否存在滿足申請大小的內(nèi)存塊，若不存在，則返回第一步，若存在，則獲取內(nèi)存起始地址ptr， 第三步，更新第二步中找到的內(nèi)存塊中的內(nèi)存使用信息，返回第一步， 任務(wù)通信管理模塊，包括任務(wù)信息通信單元，和任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元，其中 任務(wù)信息通信單元，傳輸來自主控機或者所述任務(wù)調(diào)度模塊的定長的任務(wù)信息字，長度為64字，包括發(fā)送任務(wù)編號、發(fā)送任務(wù)的DSP處理器、接受任務(wù)編號、接受任務(wù)的DSP處理器、任務(wù)數(shù)據(jù)長度和任務(wù)模式碼， 任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元，傳輸來自所述主控機或DSP處理器的任務(wù)長度的任務(wù)數(shù)據(jù)， 所述任務(wù)通信單元，按以下步驟與作為發(fā)送節(jié)點的所述主控機進行任務(wù)通信 第一步，所述任務(wù)通信單元獲得所述任務(wù)信息字， 第二步，作為所述發(fā)送節(jié)點的主控機或DSP處理器生成任務(wù)信息字并發(fā)送， 第三步，所述任務(wù)信息通信單元接受任務(wù)信息字，并配置所述任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元，第四步，所述任務(wù)通信單元接受來自所述發(fā)送單元的指定長度、指定任務(wù)的數(shù)據(jù)，任務(wù)調(diào)度模塊，包括調(diào)度模塊單元、等待態(tài)任務(wù)隊列單元、就緒態(tài)任務(wù)隊列單元和輸出態(tài)任務(wù)隊列單元，所述任務(wù)調(diào)度模塊按以下步驟進行任務(wù)調(diào)度執(zhí)行， 第一步，初始狀態(tài)下，所述調(diào)度執(zhí)行單元把從所述任務(wù)通信模塊接收到的所有任務(wù)置于等待態(tài)任務(wù)隊列單元， 第二步，所述調(diào)度執(zhí)行單元掃描所述等待態(tài)任務(wù)隊列單元，判斷是否存在準備就緒的任務(wù)， 若有準備就緒的任務(wù)，則把所述準備就緒任務(wù)置于就緒態(tài)任務(wù)隊列單元， 若沒有，則返回第一步， 第三步，所述調(diào)度執(zhí)行單元掃描所述就緒態(tài)任務(wù)隊列單元，判斷是否存在已處理就緒的任務(wù) 若存在則把所述已處理就緒的任務(wù)置于輸出態(tài)任務(wù)隊列中， 若沒有，返回第二步，第四步，所述調(diào)度執(zhí)行單元掃描輸出態(tài)任務(wù)隊列單元，判斷是否存在等待輸出的任務(wù)，若有，則把所述等待輸出的任務(wù)發(fā)送給所述任務(wù)信息通信單元和任務(wù)數(shù)據(jù)通信單元，供向所述主控機或DSP處理器節(jié)點發(fā)送用， 若沒有，則返回第三步， 第五步，循環(huán)第二步到第四步，一直到全部處理并輸出所有已接收的任務(wù)后，返回第一步。
全文摘要
一種基于多DSP處理器平臺的分布式實施多任務(wù)操作系統(tǒng)屬于嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域，其特征在于，這是一個在多DSP處理器平臺的每個DSP處理器上對內(nèi)設(shè)的多個處理模塊進行實時調(diào)度的分布式實時操作系統(tǒng)，設(shè)有存儲并管理各輸入、各輸出任務(wù)的存儲管理模塊、與主控機或內(nèi)設(shè)的任務(wù)調(diào)度模塊進行內(nèi)外通信的是輸入待處理任務(wù)或輸出已處理任務(wù)的任務(wù)通信模塊以及所述的任務(wù)調(diào)度模塊，所述任務(wù)調(diào)度模塊把來自所述任務(wù)通信模塊的待處理任務(wù)按任務(wù)的實時狀態(tài)動態(tài)的分成等待態(tài)任務(wù)、就緒態(tài)任務(wù)和輸出態(tài)任務(wù)，按任務(wù)處理過程依次掃描以完成等待——就緒、就緒——輸出的任務(wù)實時狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程。本發(fā)明能在一個多DSP處理器平臺的每一個處理節(jié)點上同時對各個任務(wù)模塊進行實時調(diào)度并保證完成處理任務(wù)并輸出。
文檔編號G06F15/163GK103019838SQ201210459048
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者湯俊, 張曦, 湯小為, 陸俊江, 李寧, 杜勁松 申請人:清華大學