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基于VxWorks的多DSP系统的多任务程序设计

摘要：多DSP信号处理板广泛地运用于工业、军事、通信和医疗等许多方面。本文介

绍一种基于VxWorks实时操作系统的ADSP21160的多DSP板设计,以及该板在数字式声

纳的实时信号处理系统中的应用，并介绍在VxWorks实时操作系统下的软件算法仿真和

实现

关键词：多DSP阵列声纳系统VxWork

近年来，计算机产品的应用领域越来越广，数字信号处理器的发展表现得尤为明显

。DSP芯片制造商和DSP板开发商利用自身的优势不断开发出多DSP结构的产品来满足

这种需求。通常的DSP设备是与嵌入式系统相结合，来实时地完成某一特定任务。随着

信号采集速度和处理速度的要求越来越高，许多领域都需要进行多处理器运算，其中包括

医学、图像处理、军事、工业控制、电信等许多领域。多处理器系统可以根据所需实现的

功能和处理器的性能来调节处理结点的数目，使系统达到最佳的性能价格比

实际上，只有从芯片开始仔细设计，才能方便地实现多处理器系统的调节功能。这里

选用的是AD公司新出品的SHARC级处理器ADSP21160

ADSP21160具有很大的片内存储区、多重内部总线结构、独立的I/O子系统；具有

构造多处理器系统的所有特点，能够真正支持处理器数目的可调节功能，十分适合组成高

性能浮点的多DSP系统

VxWorks是目前世界上用户数量最大的实时操作系统。这使它除了具有优越的技术性能

之外，还具有丰富的应用软件支持、良好的技术服务和可靠的系统稳定性。由于它具有以

上优点，本系统中选用了VxWorks作为MVME167的操作系统

一、ADSP21160的特

ADSP21160是AD公司采用超级哈佛结构的一种新产品。21160的汇编代码与

2106x兼容，处理器具有SIMD（单指令流多数据流）功能；而2106x只具有SISD（单

指令流单数据流）功能。为了充分利用这种新的功能，一些指令做了一些改变。

ADSP21160包括1个100/150MHz的运算核、双端片内SRAM、1个支持多处理器的集

成在片内的I/O处理器和多重内部总线以消除I/O瓶颈

ADSP21160的汇编源代码与2106x兼容。SIMD计算结构：2个32bit的计算单元，

其中每一个单元包括乘法器、ALU、移位寄存器及寄存器文件。具有完备的与外围设备接

口功能。包括独立的I/O处理器、4Mbit的片内双端SRAM、可直接连接的多处理器特性

及端口（串口、连接口、外总线及JTAG）

ADSP21160包括2个运算处理单元，具有SIMD功能。处理单元指的是PEX和PEY

。PEX始终是有效的，而PEY的有效是通过设置MODE1寄存器中的PEYEN位来实现的

。当PEY模式有效时，同一条指令在2个处理器单元中都得到执行，但每一个处理器单

元中的操作数不同

SIMD模式在存储区和处理器单元之间的数据传输也是很有作用的。当使用SIMD模式，

通过加倍数据带宽来保证处理器单元的操作。在SIMD模式，当使用DAGs来传输数据时

，存储区每次访问所传输的是两个数据值

ADSP21160包括4Mbit的片内SRAM，分为两块，每一块2Mbit。可以定义为不同

字长的指令和数据存储。每一个存储块的双端口结构可以使存储块独立地被运算核处理和

I/O处理器访问。21160的存储区最大可以容纳128K的32bit数据，或256K的16bit

数据，或85K的48bit指令，或其他混合字长的数据，但总和最大为4Mbit。所有存储区

可以16、32、48、64bit字长的字访问。外端口支持处理器与片外存储器及外设的接口

，片外的4G地址空间属于21160的统一地址空间

外端口支持同步、异步及同步BURST访问。DMA控制器的操作相对处理器运算核是

独立和不可见的，即DMA操作可与执行指令同时进行。DMA传输可以在内部存储区与外

部存储区、外围设备或主机之间进行。21160共有14个DMA通道，其中：连接口

(linkport)占6个；串口占4个；外端口(externalport)占4个。21160可以通过DMA传输

来下载程序，外围异步设备也可以