多核軟件開發(fā)套件

Sanjay Bhal 戰(zhàn)略市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理，多核與媒體基礎(chǔ)架構(gòu)業(yè)務(wù)部

Raj Sivarajan 軟件工程設(shè)計(jì)經(jīng)理，多核與媒體基礎(chǔ)架構(gòu)業(yè)務(wù)部

Raghu Nambiath 軟件設(shè)計(jì)工程師，多核與媒體基礎(chǔ)架構(gòu)業(yè)務(wù)部

介紹

多核數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 現(xiàn)已開始在不同的細(xì)分市場(chǎng)逐漸推廣，包括測(cè)量測(cè)試、關(guān)鍵任務(wù)、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療與高端影像設(shè)備，以及高性能計(jì)算等。隨著這些應(yīng)用的處理需求不斷增長(zhǎng)，德州儀器(TI) 通過了新一代可擴(kuò)展高性能TMS320C66x 多核DSP。C66x 器件建立在TI KeyStone 架構(gòu)基礎(chǔ)之上，可為多核器件中的每個(gè)內(nèi)核提供全面的處理功能，是實(shí)現(xiàn)真正多核創(chuàng)新的平臺(tái)。TI C66x 高性能DSP 包括采用單、雙、四以及八內(nèi)核配置提供的引腳兼容及可擴(kuò)展器件。

德州儀器(TI) 對(duì)多核DSP 編程模型思路非常全面，已經(jīng)開發(fā)出一系列能夠在TI 多核DSP 平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)快速開發(fā)的可擴(kuò)展工具與軟件。本文主要介紹TI 多核軟件開發(fā)套件(MCSDK)，具體內(nèi)容涵蓋對(duì)各種可用軟件套件以及實(shí)用程序及工具鏈的概述，可為編程人員開發(fā)Linux 等高級(jí)操作系統(tǒng)以及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)SYS/BIOS 助一臂之力。

MCSDK 的優(yōu)勢(shì)

TI MCSDK 旨在提供一個(gè)軟件開發(fā)環(huán)境，通過TI 高性能多核DSP 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)快速開發(fā)，加速產(chǎn)品上市進(jìn)程。MCSDK 實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法包括：

·為客戶提供經(jīng)測(cè)試的良好集成型通用軟件層，客戶無須從頭開發(fā)通用層。例如，TI MCSDK 為配置和控制各種片上外設(shè)及加速器集成并測(cè)試了各種驅(qū)動(dòng)器。客戶可使用驅(qū)動(dòng)器接口加強(qiáng)片上輸入輸出(I/O) 機(jī)制以及加速功能。由于該軟件是專為器件優(yōu)化的，因此使用MCSDK 的客戶可從理想的性能優(yōu)勢(shì)中獲益;

·集成SYS/BIOS 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及Linux 高級(jí)操作系統(tǒng)支持;

·為簡(jiǎn)化編程以及在TI 可擴(kuò)展多核DSP 平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)未來可移植性提供定義完善的應(yīng)用編程接口。例如，用于內(nèi)部核心通信的API 可在不進(jìn)行任何代碼修改的情況下，擴(kuò)展支持TI 多核DSP 的雙、四或八內(nèi)核版本。此外，相同API 還可用于使用Serial RapidIO® 等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IO 實(shí)現(xiàn)器件間的通信;

·建立示例文檔，可幫助編程人員開發(fā)其應(yīng)用。這些示例將為在多核上運(yùn)行RTOS 和在多核上同時(shí)運(yùn)行RTOS 與HLOS 提供有力幫助。此外，這些示例還將展示各種應(yīng)用情況，不但可幫助客戶開發(fā)新應(yīng)用，而且還可提供一個(gè)從單內(nèi)核系統(tǒng)到多核系統(tǒng)或從多核系統(tǒng)到單內(nèi)核系統(tǒng)移植的路徑;

·與Code Composer StudioTM 等TI 工具以及TI 第三方工具生態(tài)系統(tǒng)集成。

下圖(圖1)是上述MCSDK 及各種組件的概覽圖。

圖1. TI MCSDK 組件

TI MCSDK 實(shí)際上由兩個(gè)軟件生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成。第一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)基于Linux，第二個(gè)基于SYS/BIOS。兩個(gè)都包含可幫助客戶便捷啟動(dòng)開發(fā)的所有功能性軟件。每個(gè)生態(tài)系統(tǒng)都包含用于多核器件編程的各種機(jī)制(比如處理器間通信)，在相同器件的不同內(nèi)核上既可獨(dú)立使用，也可組合使用。以下章節(jié)將總體介紹每個(gè)MCSDK 組件。

Linux MCSDK

Linux 多核軟件開發(fā)套件(MCSDK) 為支持運(yùn)行在TI C66x 系列高性能多核DSP 上的Linux 生態(tài)系統(tǒng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該套件包含可隨時(shí)投入使用的Linux 內(nèi)核、驅(qū)動(dòng)器、樣片應(yīng)用以及經(jīng)驗(yàn)證的工具，可充分滿足客戶的產(chǎn)品開發(fā)需求。Linux MCSDK 以開源發(fā)行版形式在www.linux-c6x.org上提供，包含預(yù)構(gòu)建二進(jìn)制程序，可隨時(shí)通過在參考平臺(tái)上運(yùn)行來演示TI 高性能多核DSP 的功能。

總體而言，支持C66x 多核DSP 的Linux 是C66x 多核客戶、獨(dú)立開發(fā)者以及廠商協(xié)作社區(qū)推動(dòng)的結(jié)果，可幫助參與和強(qiáng)化總體開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)。目前已有多個(gè)參與方參與內(nèi)核與工具鏈的開發(fā)和上游對(duì)接。具體包括GCC 工具鏈的CodeSourcery(現(xiàn)在是Mentor EmbeddedTM 的一部分)以及內(nèi)核社區(qū)知名的Linux 開發(fā)商等。

生態(tài)系統(tǒng)組件

對(duì)Linux 生態(tài)系統(tǒng)的支持預(yù)計(jì)將是各種更豐富高性能應(yīng)用的關(guān)鍵使能技術(shù)，可幫助客戶輕松推出基于TI C66x 多核DSP 的平臺(tái)?？偟膩碚f，該基礎(chǔ)架構(gòu)可通過增添市場(chǎng)導(dǎo)向型應(yīng)用來幫助客戶降低開發(fā)成本，集中精力提升價(jià)值定位。

Linux MCSDK 采用uClinux 類內(nèi)核，因其較小的占位面積非常適合多核DSP 的開發(fā)。另外，Linux MCSDK 還包含支持訪問DSP 內(nèi)部所有外設(shè)的器件驅(qū)動(dòng)器，這些外設(shè)將隨實(shí)際DSP 的不同而不同。圖2 是支持KeyStone 器件的外設(shè)與驅(qū)動(dòng)器。

圖2. Linux MCSDK 的軟件生態(tài)系統(tǒng)組件

進(jìn)程間通信

多核架構(gòu)的主要編程要求之一就是能夠在各種內(nèi)核之間進(jìn)行高效通信。TI Linux MCSDK 支持在運(yùn)行SYS/BIOS 的核心之間，以及其它Linux 內(nèi)核之間的通信，從而可為滿足各種潛在產(chǎn)品需求提供高度的靈活性。

內(nèi)核間的IPC

TI Linux MCSDK 通過SYS/Link 模塊提供進(jìn)程間通信(IPC) 驅(qū)動(dòng)器，以在運(yùn)行Linux 高級(jí)操作系統(tǒng)(HLOS) 的兩個(gè)內(nèi)核以及運(yùn)行SYS/BIOS 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS) 的多個(gè)內(nèi)核之間實(shí)現(xiàn)通信。在預(yù)期的使用情況下，應(yīng)在信號(hào)處理應(yīng)用在BIOS 內(nèi)核上執(zhí)行的同時(shí)控制運(yùn)行在Linux 內(nèi)核上的代碼。該軟件架構(gòu)將幫助運(yùn)行Linux 的主機(jī)內(nèi)核把信號(hào)處理分配給多個(gè)內(nèi)核的同時(shí)，順暢地繼續(xù)執(zhí)行其它任務(wù)。SYS/Link IPC 模塊可為在多個(gè)內(nèi)核中發(fā)送和接收不同字長(zhǎng)消息提供MessageQ 支持。

如圖3 所示，Linux MCSDK 還能使用一種支持IO 虛擬的標(biāo)準(zhǔn)化Linux 框架virtIO 在單一DSP 內(nèi)實(shí)現(xiàn)在多個(gè)內(nèi)核中運(yùn)行的多個(gè)Linux 實(shí)例。