1 引言

隨著電子技術的發展和芯片處理能力的增強，數字信號處理技術^[1]獲得了空前的發展。由多處理芯片組成的陣列信號處理系統，使通訊、雷達、聲納進入數字化飛速發展的時代。但如何基于多處理芯片的信號處理系統建立實時的軟件開發環境一直是個難題。以往的軟件開發環境一般都與DSPCPU芯片緊密結合在一起，每一型DSPCPU芯片都配備了專用的開發環境。這些開發環境一般都針對單獨處理器進行開發，而且相互之間互不兼容，當一個系統中使用了多種類型的DSPCPU芯片時，往往無法同時使用這些開發環境，也就無法進行系統級開發。對于此，我們開發了一種系統級的軟件開發工具，它可以支持多型處理器同時開發，使系統級開發變得簡單易行。這種統一的軟件開發環境使開發人員始終面向同一個開發環境，易學易用，提高了開發效率。

多處理器實時開發環境建立在以開放的Eclipse平臺^[2,3]為框架的基礎之上，所以其主要的設計思路緊密結合了Eclipse平臺及其插件進行構建及其設計，采用以配置文件為中心的支撐框架，各個功能模塊圍繞配置文件展開設計與實現。也就是說，通過配置文件構建起硬件平臺的描述、數據流處理的描述、工程環境的描述等等，然后各個功能模塊根據相關的描述進行設計與實現。可以看出，配置文件的設計在多處理器實時開發環境中的重要性，對配置文件的改動涉及到功能模塊實現的改動。

2 配置文件說明

配置文件采用XML格式^[4]進行描述。以配置文件為中心的設計思路是軟件標準化的途徑。通過配置文件描述多處理器實時開發環境所有可配置的內容，包括目標硬件的描述、工程的描述、開發環境的描述等等，然后圍繞配置文件展開軟件的設計與開發，實現具體的執行邏輯。這種軟件設計思路具有很好的目標硬件可擴展、可維護性、可定制性等特點。下面具體說明一下硬件拓撲的配置文件。

在多處理器實時開發環境項目建立的過程中，硬件拓撲圖描述文件將被建立起來，作為基于該項目開發的起點與基礎。硬件拓撲圖文件主要描述了項目中可編程的硬件單元及其互連關系，可編程硬件單元一般包括處理器、存儲器、路由器等。硬件拓撲圖描述文件名定義為HardTopology.xml。下面給出硬件拓撲配置文件的部分信息：

?xml version="1.0"?> XML文件版本

HardTopology>

Name>Hard Topology/Name> 硬件拓撲圖名稱

Information/> 硬件拓撲圖描述信息

Issuer>by ZKHX/Issuer> 發行者

Version>1.0/Version> 版本

Router portnum="" id=""> 路由器（端口數量、ID

Portn> 端口n

Connect type="processor" id=""> 鏈接的硬件單元

Class/> 硬件單元的類別

Speed/> 數據流通信速度

/Connect>

/Portn>

/Router>

Processor portnum="" linknum="" id=""> 處理器（端口數量、ID）

Portn> 端口n

Connect type="router" id=""> 鏈接的硬件單元

Class/> 硬件單元的類別

Speed/> 數據流通信速度

/Connect>

/Portn>

/ Processor>

Memory portnum="" id=""> 存儲器（端口數量、ID）

Portn> 端口n

Connect type="router" id="">

Class/>

Speed/>

/Connect>

/Portn>

/ Memory >

/HardTopology>

……

3 系統總體設計

多處理器實時開發環境分為三層框架體系結構，目標層為目標程序運行的多型號、多處理器硬件平臺及其軟件結構，通信層為主機開發環境與目標機程序通信的結構，主機開發環境層為實時開發環境的軟件結構。多處理器實時開發環境構建在Eclipse框架下，其各個功能模塊以Eclipse插件或者可執行工具的形式存在。為了滿足需求中對多型號、多處理器的支持，以及良好擴展性的支持，實時開發環境設計為開放式的框架結構。系統總體結構如圖1所示：

圖1系統總體設計圖

對于不同型號、多處理器硬件平臺運行的目標程序可能不同，實時操作系統、處理器算法程序應一一對應于不同型號、多處理器硬件平臺。通信層負責主機開發環境與目標機程序之間的通信，對于不同型號、多處理器平臺提供不同的主機－目標機驅動程序，并在驅動程序之上封裝一層主機－目標機通信抽象層，達到主機與目標機通信協議的統一，這樣建立在通信抽象層的主機開發環境不針對于某型號多處理器硬件平臺，具有良好的適用性。同時在通信層提供遠程調試模塊，支持多處理器程序的遠程開發與調試。主機開發環境為開發人員提供基于Eclipse框架下統一的開發環境，開發人員在多處理器拓撲圖及其源代碼框架上進行開發，而無需過多關心多型號、多處理器硬件平臺及其配置。

4 以代碼建模為中心的開發模式

根據硬件平臺的配置文件，實時開發環境可以構建出多處理器拓撲圖，開發人員可以在多處理器拓撲圖上進行開發，可以完成開發階段的如下工作：

1．定義數據流處理的鏈路，既數據流在多處理器之間的流動方向及其流入、流出尺寸規格，同時定義用于數據流的內存分配，對于流入或者流出的數據可以定義單緩存或者雙緩存方案。對于周期處理算法，還可以定義每個處理器節點的處理周期。

2．定義處理器節點的任務，既處理器可以調度的執行單元，可以定義任務的名稱及其參數、任務堆棧的大小、任務執行的優先級等。

3．定義處理器節點的資源，如信號量、郵箱等。

4．定義任務或者處理算法的內存分配，既處理器節點變量的定義。在內存定義分配時，實時開發環境可以根據硬件配置文件實時判斷內存分配的可行與否，給出提示信息。

5．定義目標程序（處理器節點的任務）調試的方案，在目標代碼中生成調試程序。

在多處理器拓撲圖上完成開發階段的工作后，即可自動生成代碼框架，然后開發人員在生成的代碼框架上繼續開發。在代碼框架自動生成的環境中，事先定義好代碼框架生成的模板，同時開放代碼框架模板并給出說明，這樣開發人員可以自行定義不同類型多處理器硬件平臺、及其操作系統的代碼框架模板。代碼框架模板的內容主要包括：支持的數據類型、數據流通信的代碼、郵箱代碼、信號量代碼、中斷代碼、調試程序代碼等。

以代碼建模為中心的開發模式分順序開發流程和增量開發流程，如下圖2和圖3所示：

在多處理器程序調試階段，除了傳統的調試視圖，還可以增加多處理器拓撲圖的調試視圖。可以通過多處理器拓撲圖的調試視圖觀察多處理器程序執行的情況，包括數據流通信情況、處理器節點任務的執行時間、內存使用情況等。

在目標機硬件診斷階段，也可以通過多處理器拓撲圖動態顯示硬件的診斷結果，既直觀又容易定位。

可以看出，在多處理器程序開發的主要步驟都可以圍繞多處理器拓撲圖進行，同時多處理器拓撲圖也是很好的目標程序說明文檔。這種開發模式稱為以代碼建模為中心的開發模式^[5]。

5 結論

本文作者創新點：本文設計的多處理器實時開發環境是一款開放式、基于標準的多處理器實時開發環境。在通用環境下，使得多處理器軟件開發的各個階段更趨標準化，它不僅能夠顯著提高開發人員、項目團隊的工作效率，而且能夠帶來性能、集成以及實用型的獨特組合，適合于多型號、多處理器目標系統的開發，包括了軟、硬件系統仿真功能，工程管理和系統構建，版本管理，編輯器，命令解釋器，調試工具，系統分析工具，系統觀察工具等功能模塊。這種統一的軟件開發環境使在基于多處理器目標機的系統級開發變得簡單易行。

致謝: 該文得到了湖北省科技攻關計劃項目基金(編號:2004AA210B01)的支持,在此特予致謝。本文的研究是做為該項目的一個子課題來進行的，其中第一作者參與了該項目的具體開發。

參考文獻

[1]許家玉,經亞枝.基于DSP+FPGA的遺傳算法硬件實現[J].微計算機信息,2005,(01) .

[2]劉洪星,謝玉山.Eclipse開發平臺及其應用[J].武漢理工大學學報(信息與管理工程版),2005,(02)

[3]黃凱.基于Eclipse體系的構件開發管理平臺的設計實現[J].科學技術與工程,2005,(14)

[4]魏曉云,陳杰,曾云. DSP技術的最新發展及其應用現狀[J].半導體技術,2003,(09)

[5] 張進軍,張維勇,薛來文.一種基于插件的軟件體系結構[J].合肥工業大學學報(自然科學版),2005,(04)