一种基于多核DSP的嵌入式系统资源管理方法

本发明涉及嵌入式系统中的资源管理技术，尤其涉及一种基于多核DSP的复杂多处理节点的嵌入式系统的各类资源管理方法及系统。

在数字信号处理领域，信号处理单元往往采用DSP(数字信号处理器)加FPGA(现场可编程门阵列)的架构，在以往单核DSP处理芯片的嵌入式信号处理单元中，由于DSP处理能力有限，往往进行单任务处理，即便运行多任务，由于板上各类资源种类数量较少，也可采用单一映射的方式固定分配资源，任务间也可使用操作系统提供的各种进程管理、进程调度等手段进行管理。

随着芯片技术的发展和应用需求的不断提升，目前DSP芯片也由单内核发展到多内核，有时甚至多片DSP集成到单板卡上，FPGA也能够实现更多路更多种类的处理资源，可处理的任务也由单任务模式向多任务转变。以往简单的资源管理方法已不再适用，激增的板上各类资源需要更先进的资源管理方法和手段进行有效管理，使得多个任务合理的使用板上资源。

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种基于多核DSP的嵌入式系统资源管理方法，能够解决多核DSP嵌入式系统中对板上硬件资源及软件资源的分配管理技术问题，为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于多核DSP的嵌入式系统资源管理方法，至少包括以下步骤：

(1)对各类可分配资源进行分类整理，明确各类资源的属性信息并创建资源池；具体包括步骤：

(1a)明确DSP内核处理资源和资源属性以及存储器资源和资源属性，其中资源属性包括：资源标识、资源个数、资源占用属性和共有资源占用率，资源占用属性包括私有占用和共用占用；

(1b)明确FPGA支持的处理模块资源种类、数量和资源属性；

(1c)形成系统资源清单；

(2)对系统支持的各项任务进行资源占用评估，形成任务资源占用清单；具体包括步骤：

(2a)明确任务种类和任务执行个数；

(2b)明确每个任务占用的系统资源，包括内核资源、FPGA处理资源和内存资源以及各类资源的资源属性；

(2c)形成任务资源占用清单；

(3)根据任务执行请求，分配任务执行所需资源；具体包括步骤：

(3a)根据特定任务查询任务资源占用清单，明确该任务所需各类资源；

(3b)根据任务所需资源在系统资源清单中查询可用资源并申请；

(3c)将申请后的系统资源进行状态信息标记，标明资源已被占用；其中，被占用的私有资源不得重复申请使用，对共有资源进行资源可用评估，并标明资源已占用率；

(3d)将任务参数及申请到的资源信息发送给任务处理内核执行任务；

(4)任务参数进行更改时，根据任务参数更改请求，判断是否重新分配资源；具体包括步骤：

(4a)任务参数进行更改时，根据更改后任务参数，重新获取资源占用清单，明确该任务所需各类资源；

(4b)将参数更改后的任务所需资源与参数更改前的任务已申请的资源进行比较，判读各类资源是否需要重新申请，如果不需要则执行步骤(5)，如果需要则释放之前资源，重新申请系统资源；

(4c)将申请后的系统资源进行状态信息标记，标明资源已被占用；其中，被占用的私有资源不得重复申请使用，对共有资源进行资源可用评估，并标明资源已占用率；

共用资源需标识已占用率，在其他任务申请该资源时进行资源可用评估；

(4d)将更改后的任务参数及资源信息发送给任务处理内核执行任务；

(5)任务结束后释放分配的系统资源；具体包括步骤：

(5a)接收任务结束请求，查询并获取该任务所占用的所有系统资源；

(5b)释放该任务占用的所有系统资源，并进行状态信息标记，更新资源状态信息，对于私有资源标明该资源处于空闲状态，对于共用资源，标识释放后资源可用量，在其他任务申请该资源时进行资源可用评估；

(5c)通知任务处理内核停止任务。

其中，部分任务的资源占用率需根据当前任务工作参数确定。

其中，步骤(3)中分配共有资源时，优先使用已经被占用的共有资源，当无可用的已被占用共有资源时，再分配空闲共有资源。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1.本发明通过规范板上系统资源分类方法和资源分配策略，统一对系统资源进行管理，提高了资源使用的安全性。

2.突破了传统嵌入式系统中任务占用固定资源的局限性，实现了灵活高效的复杂嵌入式系统资源管理。

图1是本发明的实现流程图。

以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步详细描述。

实施例参照图1，一种基于多核DSP的嵌入式系统资源管理方法，嵌入式系统板卡为8核DSP加单片FPGA，以数字解调任务为例，包括以下步骤：

步骤1)对板上各类可分配资源进行分类整理，明确各类资源的属性信息并创建资源池：

步骤1a)DSP内核数量为8个，其中核0负责系统任务和资源管理，其他7个核抽象为7个内核处理资源，资源属性可为私有资源也可以是共有资源，DSP片上共享存储空间为4M字节，资源属性为共用资源；

步骤1b)FPGA内部可用8路窄带下变频资源，资源属性为私有资源；

步骤1c)将7个内核资源、4M字节存储器、8路窄带下变频三种资源计入系统资源清单，并记录各资源属性和当前应用状态，形成最终系统资源池；

步骤2)对数字解调任务进行资源占用评估，形成任务资源占用清单：

步骤2a)系统任务种类为1个，任务执行个数为8个；

步骤2b)一路数字解调任务需要占用内核数量为1，资源属性设置为共用，资源用量根据参数确定，占用窄带下变频资源数量为1，资源属性为私有，占用存储器资源为10％，资源属性为共用；

步骤2c)将1个内核资源、存储器资源、1路窄带下变频三种资源计入数字解调任务资源占用清单；

步骤3)接收数字解调任务执行请求，分配任务执行所需资源：

步骤3a)查询数字解调任务资源占用清单，获取该任务所需各类资源；

步骤3b)根据数字解调任务参数确定所需各类资源及用量，逐一在系统资源清单进行查询和申请，内核数量为1，资源属性为共用，1M符号速率解调占用内核处理资源为30％，占用窄带下变频资源数量为1，占用存储器资源为10％，资源属性为共用；

步骤3c)将申请后的系统资源进行状态信息标记，这里假设申请到内核为核1，窄带下变频通路1，存储器索引为1，则在相应的系统资源状态标识资源状态；

步骤3d)将任务参数及申请到的资源信息发送给任务处理内核执行任务；

步骤4)接收数字解调参数更改请求，判断是否重新分配资源：

步骤4a)根据更改后任务参数，重新查询和计算所需资源，如1M符号速率改为2M符号速率，该参数编号导致占用内核处理资源变为60％，其他资源用量不变；

步骤4b)与之前已申请的资源进行比较，内核处理资源由30％变为60％，则释放之前申请的30％内核资源，重新申请60％的内核资源；

步骤4c)将更改的系统资源进行状态标记；

步骤4d)将更改后的数字解调任务参数及资源信息发送给任务处理内核执行任务；

步骤5)接收数字解调任务结束请求，释放分配的系统资源：

步骤5a)接收任务结束请求，查询并获取该任务所占用的系统资源；

步骤5b)释放该任务占用的所有系统资源，并进行状态标记，更新资源状态信息；

步骤5c)通知任务处理内核停止该任务；

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其他各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。