DSP實(shí)時(shí)多任務(wù)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(zhuān)門(mén)用于數(shù)字信號(hào)處理，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，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(dāng)今是一種非?；钴S的應(yīng)用，在工業(yè)、服務(wù)業(yè)、消費(fèi)電子等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍都不斷擴(kuò)大。為了方便嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)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(shí)時(shí)性的用途，這些操作系統(tǒng)也往往被稱(chēng)為實(shí)時(shí)多任務(wù)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(shuō)DSP也是一種嵌入式系統(tǒng)，但是由于其“專(zhuān)用于數(shù)字信號(hào)處理”的特點(diǎn)，其系統(tǒng)架構(gòu)也會(huì)同通用嵌入式系統(tǒng)略有區(qū)別（當(dāng)然，只是“略有區(qū)別”而已）。DSP往往用來(lái)跑高速的數(shù)學(xué)算法，而不牽涉到人機(jī)界面、數(shù)據(jù)庫(kù)、高層應(yīng)用等功能（從PC角度來(lái)理解的話(huà)，DSP在一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中的功能類(lèi)似于底層驅(qū)動(dòng)，例如3D圖象的演算、環(huán)繞聲的演算、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理等）。

因此，從這樣的認(rèn)識(shí)角度來(lái)看，DSP中的各種任務(wù)的調(diào)度在過(guò)程上相對(duì)“單純”些。DSP中的任務(wù)更加側(cè)重于“實(shí)時(shí)性”和“并行性”。實(shí)際上，對(duì)于單核的DSP芯片來(lái)說(shuō)，并不可能存在真正的“并行計(jì)算”，所謂的并行只不過(guò)是通過(guò)高速切換幾個(gè)“串行的線(xiàn)程”來(lái)實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于“實(shí)時(shí)性”，則要求盡可能多的將CPU時(shí)間用于計(jì)算，并且不同的線(xiàn)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(wù)的代碼執(zhí)行時(shí)間要短，如果是復(fù)雜的算法，就需要對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化使得算法可以“分步執(zhí)行”）。

DSP實(shí)時(shí)多任務(wù)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(gè)簡(jiǎn)單的DSP RTOS的雛形，它的核心就是創(chuàng)建一種可以實(shí)時(shí)執(zhí)行的線(xiàn)程。這種線(xiàn)程被稱(chēng)為“PRD Task”（period task），指的是這種線(xiàn)程一旦創(chuàng)建，就由系統(tǒng)內(nèi)核自動(dòng)的周期性調(diào)用，而調(diào)度周期可以保證相當(dāng)高的時(shí)間精度。管理這個(gè)機(jī)制的部件叫做“PRD模塊”。

創(chuàng)建PRD任務(wù)的方法是在初始化的時(shí)候向內(nèi)核注冊(cè)一個(gè)PRD任務(wù)。

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(cè)一個(gè)新的線(xiàn)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(huì)在指定的時(shí)間間隔自動(dòng)調(diào)用這個(gè)函數(shù)。

這個(gè)注冊(cè)任務(wù)等待執(zhí)行的方式叫做“回調(diào)”，注冊(cè)的時(shí)候向內(nèi)核提交一個(gè)指定的執(zhí)行周期和任務(wù)函數(shù)的入口函數(shù)指針。內(nèi)核在通過(guò)計(jì)時(shí)，在達(dá)到執(zhí)行周期的時(shí)候通過(guò)函數(shù)指針調(diào)用任務(wù)函數(shù)。

內(nèi)核為了管理這個(gè)功能，需要一張“PRD任務(wù)表”。它的定義如下：

typedef struct {

long TimeSlice_Current; //當(dāng)前時(shí)間片

long TimeSlice_Count; //總時(shí)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(dāng)前的PRD表最大項(xiàng)目數(shù)

TimeSlice_Current和TimeSlice_Count兩個(gè)變量構(gòu)成了一個(gè)軟件定時(shí)器，內(nèi)核通過(guò)對(duì)于TimeSlice_Current的操作即可知道何時(shí)可以調(diào)用相關(guān)的任務(wù)函數(shù)。

相關(guān)的代碼如下。這是一個(gè)典型的減法計(jì)時(shí)器的代碼。

for（i=0;i 0）

{ PRD_Table［i］.TimeSlice_Current --; //遞減時(shí)間片 }}

而在另外一處，需要判斷時(shí)間片計(jì)數(shù)器是否已經(jīng)計(jì)到0。

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

PRD_Table［i］.TimeSlice_Current=PRD_Table［i］.TimeSlice_Count;//恢復(fù)時(shí)間片

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

接著，需要將減法計(jì)時(shí)器的代碼放入一個(gè)硬件定時(shí)器中斷中，這樣便能保證這個(gè)減法計(jì)時(shí)的高度精確性。這個(gè)硬件定時(shí)器依賴(lài)于硬件，因此要求DSP芯片硬件上必須提供這樣一個(gè)定時(shí)器，否則這個(gè)DSP內(nèi)核便無(wú)法在這個(gè)DSP芯片上執(zhí)行（幸好基本上不太會(huì)存在沒(méi)有硬件定時(shí)器的DSP）。

而對(duì)于第二段代碼，判別時(shí)間片計(jì)數(shù)是否“已經(jīng)到點(diǎn)”的代碼則應(yīng)

當(dāng)放在一個(gè)死循環(huán)中。例如在main函數(shù)中放置一個(gè)死循環(huán)。

Void Main（） {

…

for（;;） { …。。判斷時(shí)間片計(jì)數(shù)器是否已經(jīng)計(jì)到0的代碼}

…}

顯然，除了計(jì)時(shí)是對(duì)“到點(diǎn)”的判別以外，我們還需要初始化和添加任務(wù)的函數(shù)。

int Thread_PRD_Append（long TimeSlinceCount，void *CallbackHandle）

{//給PRD表添加任務(wù)

if（PRD_Table_ItemCount

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