基于DSP的通用实时操作系统的设计与实现

论文摘要

DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理)是一种高数据传输速率、数值运算密集的实时数字信号处理器。DSP已经在通信、语音处理、图形图像处理和自动控制等领域得到了广泛应用。随着DSP技术的发展,各厂家都推出了支持高级语言(C语言)的DSP系统和基于厂家自己DSP的实时操作系统。例如德州仪器基于TMS320C6000、TMS320C5000和TMSC320C28x系列DSP平台的DSP/BIOS系统;飞思卡尔基于MSC711x和MSC81xx系列DSP平台的SmartDSP OS系统等。目前市场上不同厂家提供的DSP实时操作系统的对外接口差异较大,甚至同一厂家的不同型号的DSP实时操作系统的对外接口都有不同,这种现状增加了DSP软件开发的难度,降低了DSP软件应用系统的可移植性。本论文的研究内容是设计和实现基于DSP的通用实时操作系统(GeneralDSP Operating Systems,简称GDOS)。GDOS可以解决目前市场上的DSP实时操作系统接口不统一的问题,提高DSP软件应用系统的可移植性。而且GDOS封装了底层平台的细节,使DSP软件应用系统的开发人员不必过多关注底层平台,能够更多地关注业务层面,提高软件开发的效率。GDOS已经在作者参与研发的3G无线网络控制器中成功应用,该3G无线网络控制器在国内外稳定运行。GDOS不仅可以提供操作系统常见的多任务管理、时钟管理、同步和互斥等功能,还实现了增强的内存管理功能,解决了实时操作系统中常见的内存碎片回收难题,增加了日志管理功能和调试功能,方便了应用系统的调试和维护,使应用程序可以更快地达到商用系统的稳定性要求。本论文的论述过程为:首先,介绍了实时操作系统的相关理论,为GDOS的设计和实现进行理论准备。其次,分析了GDOS的需求,根据应用系统的需要确定GDOS具体要实现哪些功能。再次,深入阐述了GDOS的设计与实现,按照功能的顺序,一一阐述了GDOS的多任务管理、时钟管理、同步与互斥、内存管理、日志管理和调试功能的设计和实现。最后,对GDOS进行性能测试和应用前景分析。本论文中作者的贡献是:1.创新地提出了GDOS的构想。GDOS能增强DSP应用系统的可移植性,细化DSP软件开发的分工,提高开发效率。2.综合运用操作系统、数据结构、软件工程和DSP软件开发等相关知识,设计和实现了GDOS。3.对GDOS进行了充分测试,结果表明,GDOS完全满足需求分析提出的各项功能,运行稳定。4.将GDOS运用于商用系统(作者参与研发的3G无线网络控制器)中,该3G无线网络控制器已经大规模商用,运行稳定。在该3G无线网络控制器从TI C6414平台移植到TI C6482以及从TI C6482平台移植到Intel Jasper Forest平台这两次移植中,GDOS可移植性强的优点得到充分体现,大大节省了移植时间和人力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 DSP在无线通信中的应用
• 1.2 研究背景
• 1.3 研究现状
• 1.4 研究内容与意义
• 第二章 实时操作系统理论以及基于DSP的实时操作系统现状
• 2.1 实时操作系统的特点以及相关理论
• 2.2 基于DSP的实时操作系统的现状和不足
• 2.3 设计实现GDOS的必要性
• 第三章 GDOS的需求分析
• 3.1 多任务管理功能
• 3.2 时钟管理
• 3.3 同步与互斥功能
• 3.4 内存管理功能
• 3.5 日志管理功能
• 3.6 调试功能
• 3.7 可移植性
• 第四章 GDOS的设计与实现
• 4.1 GDOS多任务管理功能的设计与实现
• 4.2 GDOS时钟管理的设计与实现
• 4.3 GDOS同步与互斥功能的设计与实现
• 4.4 GDOS内存管理功能的设计与实现
• 4.5 GDOS日志管理功能的设计与实现
• 4.6 GDOS调试功能的设计与实现
• 第五章 GDOS的系统测试与性能分析
• 5.1 GDOS日志管理功能测试与分析
• 5.2 GDOS多任务管理功能测试与分析
• 5.3 GDOS时钟管理功能测试与分析
• 5.4 GDOS内存管理功能测试与分析
• 5.5 GDOS结合层二协议处理模块测试与分析
• 第六章 GDOS的实际应用和效果
• 6.1 基于TI C6414的GDOS实用情况
• 6.2 GDOS在应用系统移植过程中的效果
• 6.3 实际应用效果小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢