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基于QDSP目标板的嵌入式操作系统移植和计算高度密集型应用运行方法的研究与实现

作　者: 刘继福
导　师: 吴家铸
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机技术
关键词: 异构多核 QDSP LEON3 DSP 嵌入式操作系统 计算部件 VxWorks BSP Linux
分类号: TP316.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着集成电路工艺的不断进步,异构多核DSP成为计算机体系结构发展的一种趋势,在嵌入式应用领域将得到广泛的应用。异构多核DSP通过在一块芯片内集成多个DSP核和其他处理器核,带来了更强大的并行处理能力、更高的计算密度,并且在很大程度上减缓了处理器的散热和功耗的问题。与硬件的快速发展相比,异构多核DSP的软件支持还没有做出充分的应对准备,相对比较落后,普遍存在开发难度大、效率低等问题。YHFT-QDSP就是一款由1个LEON3核和4个DSP核组成的异构多核DSP。本文基于QDSP目标板做了计算高度密集型应用的运行方法和嵌入式操作系统移植两个方面的研究工作。随着嵌入式系统的应用范围越来越广,密集计算型的应用将普遍的出现在嵌入式设备上。本文研究并实现了计算高度密集型应用在QDSP目标板上运行的方法,即通过LEON3核加载DSP程序到DSP核、LEON3核控制DSP核去执行DSP程序的方法。在QDSP目标板上移植嵌入式操作系统需要通过两个步骤来实现,首先通过移植完成嵌入式操作系统在QDSP LEON3核上的运行,然后将DSPs作为LEON3核的计算部件,设计嵌入式操作系统的计算部件管理子系统,以实现对异构多核DSP的支持。本文对两个操作系统进行了移植,一个是对嵌入式实时操作系统VxWorks的芯片级移植,设计并编写了支持QDSP LEON3的VxWorks BSP,包括LEON3内核初始化、QDSP目标板初始化、操作系统资源初始化和串口驱动等相关函数的代码,实现了VxWorks在QDSP目标板上的运行。另一个是对LEON3处理器提供良好支持的SnapGear Linux的板级移植,详细描述基于QDSP的SnapGear Linux内核的配置和编译过程,以及内核的调试与运行的过程。同时通过对嵌入式操作系统的扩展设计了计算部件管理子系统。利用计算部件管理子系统管理计算型任务的创建直到销毁的全过程,并完成核间任务的调度和通信。

全文目录


摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
第一章 绪论  13-17
  1.1 本文研究的背景及意义  13-14
  1.2 国内外发展的现状  14-15
  1.3 本文主要研究内容  15-16
  1.4 论文的组织结构  16-17
第二章 DSP 的学位论文">QDSP目标板的分析  17-32
  2.1 QDSP目标板概述  17
  2.2 QDSP的总体结构  17-19
  2.3 LEON3 体系结构分析  19-29
    2.3.1 LEON3 中央处理器  20-22
    2.3.2 寄存器窗口  22-25
    2.3.3 AMBA总线  25-27
    2.3.4 片上外设  27-29
  2.4 LDB分析  29-30
  2.5 WDT分析  30-31
    2.5.1 WDT寄存器  30-31
    2.5.2 WDT使用方法  31
  2.6 本章小结  31-32
第三章 计算高度密集型应用的运行方法研究  32-43
  3.1 LEON3 核和DSP核的复位及启动  32-33
    3.1.1 LEON核的复位和启动模式  32
    3.1.2 DSP的复位和启动模式  32-33
  3.2 LEON3 控制DSPs程序的编写  33-36
    3.2.1 DSP程序的加载  33-34
    3.2.2 DSP程序的执行  34-36
  3.3 LEON3 程序的编译  36-37
  3.4 FLASH驱动的编写  37-42
    3.4.1 芯片简介  37-38
    3.4.2 FLASH芯片与LEON3 核的连接  38-39
    3.4.3 驱动操作函数的编写  39-42
  3.5 QDSP的DSP核冗余或降级使用  42
  3.6 本章小结  42-43
第四章 嵌入式操作系统VxWorks的芯片级移植  43-64
  4.1 VxWorks BSP  43-45
    4.1.1 VxWorks BSP简介  43-44
    4.1.2 BSP开发过程  44-45
  4.2 编写VxWorks BSP文件  45-47
    4.2.1 BSP的源代码文件组成  45-46
    4.2.2 makefile文件的配置  46-47
    4.2.3 config.h文件的配置  47
    4.2.4 bspname.h文件的配置  47
  4.3 VxWorks映像和内核初始化  47-52
    4.3.1 VxWorks映像类型  48
    4.3.2 VxWorks映像的加载  48-50
    4.3.3 VxWorks内核初始化  50-52
  4.4 串口驱动程序的编写  52-59
    4.4.1 串口驱动的初始化  53-54
    4.4.2 qdspSio.c中主要函数的编写  54-59
    4.4.3 sysSerial.c中函数的编写  59
  4.5 中断管理  59-61
    4.5.1 中断服务程序  59-60
    4.5.2 中断控制器驱动  60-61
  4.6 时钟驱动  61-62
  4.7 映像的生成与运行  62-63
  4.8 本章小结  63-64
第五章 嵌入式操作系统Linux的移植  64-75
  5.1 嵌入式操作系统Linux简介  64-67
    5.1.1 嵌入式Linux的特点  64-65
    5.1.2 SnapGear Linux  65-66
    5.1.3 uCLinux  66-67
  5.2 SnapGear Linux内核分析  67-68
  5.3 内核启动过程分析  68-71
    5.3.1 内核启动第一阶段Boot Loader  68-69
    5.3.2 内核启动第二阶段Kernel  69-70
    5.3.3 内核启动第三阶段Init  70-71
  5.4 SnapGera Linux的移植  71-74
    5.4.1 内核的配置和编译  71-74
    5.4.2 内核的调试与运行  74
  5.5 本章小结  74-75
第六章 基于QDSP的EOS计算部件管理子系统的研究  75-81
  6.1 核间任务调度模型与负载均衡算法  75-76
  6.2 核间任务通信模型  76-78
  6.3 计算部件管理子系统  78-80
    6.3.1 计算部件管理子系统主要功能  78
    6.3.2 计算部件管理子系统组成部分  78-80
  6.4 本章小结  80-81
结束语  81-82
致谢  82-83
参考文献  83-86
作者在学期间取得的学术成果  86-87
附录A FLASH驱动操作函数  87-91

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 操作系统 > 实时操作系统
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