摘要：多DSP信號處理板廣泛地運用于工業、軍事、通信和醫療等許多方面。本文介紹一種基于VxWorks實時操作系統的ADSP21160的多DSP板設計，以及該板在數字式聲納的實時信號處理系統中的應用，并介紹在VxWorks實時操作系統下的軟件算法仿真和實現。
　　關鍵詞：多DSP陣列　聲納系統　VxWorks
　　近年來，計算機產品的應用領域越來越廣，數字信號處理器的發展表現得尤為明顯。DSP芯片制造商和DSP板開發商利用自身的優勢不斷開發出多DSP結構的產品來滿足這種需求。通常的DSP設備是與嵌入式系統相結合，來實時地完成某一特定任務。隨著信號采集速度和處理速度的要求越來越高，許多領域都需要進行多處理器運算，其中包括醫學、圖像處理、軍事、工業控制、電信等許多領域。多處理器系統可以根據所需實現的功能和處理器的性能來調節處理結點的數目，使系統達到最佳的性能價格比。
　　實際上，只有從芯片開始仔細設計，才能方便地實現多處理器系統的調節功能。這里選用的是AD公司新出品的SHARC級處理器ADSP21160。
　　ADSP21160具有很大的片內存儲區、多重內部總線結構、獨立的I/O子系統；具有構造多處理器系統的所有特點，能夠真正支持處理器數目的可調節功能，十分適合組成高性能浮點的多DSP系統。
　　VxWorks是目前世界上用戶數量最大的實時操作系統。這使它除了具有優越的技術性能之外，還具有豐富的應用軟件支持、良好的技術服務和可靠的系統穩定性。由于它具有以上優點，本系統中選用了VxWorks作為MVME167的操作系統。
　　一、ADSP21160的特點
　　ADSP21160 是AD公司采用超級哈佛結構的一種新產品。21160的匯編代碼與2106x兼容，處理器具有SIMD（單指令流多數據流）功能；而2106x只具有SISD（單指令流單數據流）功能。為了充分利用這種新的功能，一些指令做了一些改變。ADSP21160包括1個100/150MHz的運算核、雙端片內SRAM、1個支持多處理器的集成在片內的I/O處理器和多重內部總線以消除I/O瓶頸。
　　
　　ADSP21160的匯編源代碼與2106x兼容。SIMD計算結構：2個32bit的計算單元，其中每一個單元包括乘法器、ALU、移位寄存器及寄存器文件。具有完備的與外圍設備接口功能。包括獨立的I/O處理器、4Mbit 的片內雙端SRAM、可直接連接的多處理器特性及端口（串口、連接口、外總線及JTAG）。
　　ADSP21160包括2個運算處理單元，具有SIMD功能。處理單元指的是PEX和PEY。PEX始終是有效的，而PEY的有效是通過設置MODE1寄存器中的PEYEN位來實現的。當PEY模式有效時，同一條指令在2個處理器單元中都得到執行，但每一個處理器單元中的操作數不同。
　　SIMD模式在存儲區和處理器單元之間的數據傳輸也是很有作用的。當使用SIMD模式，通過加倍數據帶寬來保證處理器單元的操作。在SIMD模式，當使用DAGs來傳輸數據時，存儲區每次訪問所傳輸的是兩個數據值。
　　ADSP21160包括4Mbit的片內SRAM，分為兩塊，每一塊2Mbit。可以定義為不同字長的指令和數據存儲。每一個存儲塊的雙端口結構可以使存儲塊獨立地被運算核處理和I/O處理器訪問。21160的存儲區最大可以容納128K的32bit數據，或256K的16bit數據，或85K的48bit指令，或其他混合字長的數據，但總和最大為4Mbit。所有存儲區可以16、32、48、64bit字長的字訪問。 外端口支持處理器與片外存儲器及外設的接口，片外的4G地址空間屬于21160的統一地址空間。
　　外端口支持同步、異步及同步BURST訪問。DMA控制器的操作相對處理器運算核是獨立和不可見的，即DMA操作可與執行指令同時進行。DMA傳輸可以在內部存儲區與外部存儲區、外圍設備或主機之間進行。21160共有14個DMA通道，其中：連接口（linkport）占6個；串口占4個；外端口（external port）占4個。21160可以通過DMA傳輸來下載程序，外圍異步設備也可以通過DMA請求/應答線來控制2個DMA通道。
　　21160具有許多特點支持多DSP系統。外端口與連接口支持多處理器系統的直接連接，外端口支持統一的地址空間，允許DSP之間互相訪問。片內具有分布式總線仲裁邏輯，最多支持6片21160和主機連接。外端口的最大數據傳輸率為400MB/s，廣播寫信號可以同時發送到各片21160。6個連接口提供了另一種方法實現多處理器之間的通信。連接口的最高傳輸速率為600MB/s。
　　
　　整個系統基于VME總線。VME總線系統作為最早的國際通用開放式總線，自1981年起，經歷了近20年的發展。其影響不斷擴大，功能不斷完善，現已成為性能最好、應用最廣的國際總線標準之一。
　　根據設計要求，采用了4片ADSP21160。片外共享內存SRAM可以被主機和各片DSP直接訪問；EPROM用來存放初始化程序和各片DSP要運行的程序，在系統上電后這些程序被下載到各片DSP中；LEDs用來顯示插件的狀態，如reset、normal等。每一片都有1個連接口連到插件的前面板，這樣前端采集來的數據就可以很方便地傳輸到多DSP上，而且也使數據的傳輸模式更加靈活。