DSP實時多任務調(diào)度的解決方案

DSP處理器是一種嵌入式處理器（embedded microprocessor），它專門用于數(shù)字信號處理，其在系統(tǒng)結構和指令算法方面進行了特殊設計，具有很高的編譯效率和指令執(zhí)行速度。

嵌入式系統(tǒng)在當今是一種非?；钴S的應用，在工業(yè)、服務業(yè)、消費電子等領域的應用范圍都不斷擴大。為了方便嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，人們研發(fā)了許多嵌入式操作系統(tǒng)，如WinCE、uc/OS、嵌入式Linux、VxWorks、pSOS、QNX、Palm OS等，由于嵌入式系統(tǒng)往往用于一些較為實時性的用途，這些操作系統(tǒng)也往往被稱為實時多任務操作系統(tǒng)（RTOS， Real Time Operation System）。這些系統(tǒng)往往被用在通用嵌入式處理器上（如ARM等）。

DSP系統(tǒng)和通用嵌入式系統(tǒng)的區(qū)別

雖然說DSP也是一種嵌入式系統(tǒng)，但是由于其“專用于數(shù)字信號處理”的特點，其系統(tǒng)架構也會同通用嵌入式系統(tǒng)略有區(qū)別（當然，只是“略有區(qū)別”而已）。DSP往往用來跑高速的數(shù)學算法，而不牽涉到人機界面、數(shù)據(jù)庫、高層應用等功能（從PC角度來理解的話，DSP在一個嵌入式系統(tǒng)中的功能類似于底層驅動，例如3D圖象的演算、環(huán)繞聲的演算、網(wǎng)絡協(xié)議處理等）。

因此，從這樣的認識角度來看，DSP中的各種任務的調(diào)度在過程上相對“單純”些。DSP中的任務更加側重于“實時性”和“并行性”。實際上，對于單核的DSP芯片來說，并不可能存在真正的“并行計算”，所謂的并行只不過是通過高速切換幾個“串行的線程”來實現(xiàn)。而對于“實時性”，則要求盡可能多的將CPU時間用于計算，并且不同的線程間不能有阻塞的現(xiàn)象發(fā)生（從軟件角度看，就是執(zhí)行任務的代碼執(zhí)行時間要短，如果是復雜的算法，就需要對算法進行優(yōu)化使得算法可以“分步執(zhí)行”）。

DSP實時多任務調(diào)度的解決方案

根據(jù)以上的分析，我們可以大致的得出一個簡單的DSP RTOS的雛形，它的核心就是創(chuàng)建一種可以實時執(zhí)行的線程。這種線程被稱為“PRD Task”（period task），指的是這種線程一旦創(chuàng)建，就由系統(tǒng)內(nèi)核自動的周期性調(diào)用，而調(diào)度周期可以保證相當高的時間精度。管理這個機制的部件叫做“PRD模塊”。

創(chuàng)建PRD任務的方法是在初始化的時候向內(nèi)核注冊一個PRD任務。

int Thread_PRD_Append（long TimeSlinceCount/*執(zhí)行周期

*/，void （*CallBackHandle）（）/* 函數(shù)句柄*/）

返回值： TRUE / FALSE

函數(shù)功能：向系統(tǒng)注冊一個新的線程，指定執(zhí)行周期以及需要調(diào)度的函數(shù)句柄，系統(tǒng)便會在指定的時間間隔自動調(diào)用這個函數(shù)。

這個注冊任務等待執(zhí)行的方式叫做“回調(diào)”，注冊的時候向內(nèi)核提交一個指定的執(zhí)行周期和任務函數(shù)的入口函數(shù)指針。內(nèi)核在通過計時，在達到執(zhí)行周期的時候通過函數(shù)指針調(diào)用任務函數(shù)。

內(nèi)核為了管理這個功能，需要一張“PRD任務表”。它的定義如下：

typedef struct {

long TimeSlice_Current; //當前時間片

long TimeSlice_Count; //總時間片

void （*Callback_Handle）（）; //調(diào)用句柄

} Type_PRD_Table;

Type_PRD_Table PRD_Table［SYS__THREAD_PRD_TABLE_SIZE］;//PRD表

int PRD_Table_ItemCount=0;//當前的PRD表最大項目數(shù)

TimeSlice_Current和TimeSlice_Count兩個變量構成了一個軟件定時器，內(nèi)核通過對于TimeSlice_Current的操作即可知道何時可以調(diào)用相關的任務函數(shù)。

相關的代碼如下。這是一個典型的減法計時器的代碼。

for（i=0;i 0）

{ PRD_Table［i］.TimeSlice_Current --; //遞減時間片 }}

而在另外一處，需要判斷時間片計數(shù)器是否已經(jīng)計到0。

if（（PRD_Table［i］.TimeSlice_Current） == 0） {//調(diào)用相應的句柄

PRD_Table［i］.TimeSlice_Current=PRD_Table［i］.TimeSlice_Count;//恢復時間片

（*（PRD_Table［i］.Callback_Handle））（）;//調(diào)用任務入口函數(shù)指針 }

接著，需要將減法計時器的代碼放入一個硬件定時器中斷中，這樣便能保證這個減法計時的高度精確性。這個硬件定時器依賴于硬件，因此要求DSP芯片硬件上必須提供這樣一個定時器，否則這個DSP內(nèi)核便無法在這個DSP芯片上執(zhí)行（幸好基本上不太會存在沒有硬件定時器的DSP）。

而對于第二段代碼，判別時間片計數(shù)是否“已經(jīng)到點”的代碼則應

當放在一個死循環(huán)中。例如在main函數(shù)中放置一個死循環(huán)。

Void Main（） {

…

for（;;） { …。。判斷時間片計數(shù)器是否已經(jīng)計到0的代碼}

…}

顯然，除了計時是對“到點”的判別以外，我們還需要初始化和添加任務的函數(shù)。

int Thread_PRD_Append（long TimeSlinceCount，void *CallbackHandle）

{//給PRD表添加任務

if（PRD_Table_ItemCount

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