圖3 RTXC/dm 雙模RTOS

　　開發的雙重任務

　　通常MCU和DSP軟件開發組是兩個獨立的設計組,每個設計組可自由地選擇自己的RTOS和開發工具,并啟用從自己選擇供應商處提供的軟件堆棧。然而,開發組現在面對融合處理技術,事實上是同一個處理器。

　　為了更好地闡明這一問題,我們更詳盡地考慮每個處理器模型的RTOS要求。DSP具有數據流特性,一個過程連續地對一組數組執行某個算法,同時產生另一組數組,并將它傳遞給序列中另一級。DSP處理過程常常涉及有嚴格采樣和處理要求的高頻I/O,因而RTOS以最小等待時間來響應中斷是至關重要的。

　　理想地,RTOS在DSP過程的執行周期間保存和恢復最少量內容,以及在過程調度表和內核服務程序兩者中提供最低開銷。實時或控制過程則能隨時中止或等待同步事件的發生。為了支持這類要求,控制應用常使用多任務RTOS,,其中的調度表來確定那一個任務取得RTOS,其中的調度表來確定哪一個任務取得CPU的控制權。一旦過程發生變化,RTOS必須保存和恢復過程的內容,這一操作會涉及傳送大量字節并耗費眾多處理周期。這類操作讓處理器有可能根據系統的動態來中止或啟動某個過程,雖然這一特性控制過程是十分理想的,但對DSP并不需要。

　　對這類新型的融合處理體系結構,最重要的是開發人員并行地管理高數據率、面向數組的處理過程和事件驅動的控制過程,且具有使用與專用 的MCU或DSP同樣高的效率。在這樣模式中,理想的RTOS在某些時刻像低開銷,輕便的DSP;而在其它時刻又像復雜的多任務RTOS。

　　為了讓融合處理更有效,RTOS應工作在混合模式或雙模模式。雙模RTOS用公共API將實時控制過程用的傳統任務基內核體系結構和DSP與數據流用專用單堆棧執行方式有機地組合在一起。這種統一的RTOS解決方案有可能讓兩類應用代碼充分地優化在單個處理器上執行。在雙模RTOS中,為開發人員充分地提供了內核功能以及單堆棧與多堆棧服務程序的全部功能,并用配置工具進行調整來符合應用的要求。圖3是雙模RTOS的實例。

　　用優先法管理線程和任務

　　既然兩種處理模型能成功地共存在單內核體系結構中,雙模RTOS使用3個獨立的優先區(參見圖2)。中斷服務占據最高優先權(1區),即優先于其它區中的所有的操作。2區是中等優先權,是給單堆棧數據流操作保留的,包括所有的線程操作和多堆棧組件的內核操作。3區則用來處理其余所有的任務操作以及系統初始化與調用供內核服務程序用的API庫,在1區和2區沒有操作時才執行3區操作。

　　在這一模型中,執行線程的數據流應用總是有比控制面任務更高的優先權。也就是說,語音和頻視處理一類數據流程操作,若按線程組織的話,可搶占任何任務,在返回至被搶占任務前完成操作。任務基操作在2區操作之間中取得處理器的控制權。在RTXC/dm內核中,線程與任務共存,因而任務可啟動線程。由于2區的優先權高于3區,所以任務啟動的線程擁有絕對搶先權。

　　結語

　　融合處理體系結構整合了微控制器功能和信號處理功能,標志著硅器件生產廠家目前的最高水平。與此同時,新體系結構迫切需要新一代實時操作系統,以便實現能充分發揮較高級處理能力的應用。雙模RTOS將等待時間協同調度表和優先化的、能搶占的、事件驅動調度表有機地組合在統一的、集成的實時操作系統中。它也能提供多任務與單核心兩種內核的全部芯心功能。這樣,可以讓各類開發人員在一個自己熟悉的、輕松的環境中得心應手地編寫符合應用的要求的程序代碼。■(東華)