頻譜儀多種內(nèi)核間通信機(jī)制的方案設(shè)計(jì)

2 多核間的通信機(jī)制
2．1 ARM與DSP的通信機(jī)制
ARM在Linux系統(tǒng)啟動(dòng)后，會(huì)先進(jìn)行一系列的初始化，包括對(duì)HPI、SPI等通信接口的初始化以及重啟DSP，實(shí)現(xiàn)時(shí)序上的同步。ARM在初始化完成后，會(huì)向DSP發(fā)送握手信號(hào)，即通過(guò)PB9向DSP的GP11口寫入數(shù)據(jù)，表示ARM完成初始化，可以接收DSP的發(fā)送數(shù)據(jù)。而DSP完成數(shù)據(jù)處理以后，會(huì)等待ARM的握手信號(hào)，即不斷訪問(wèn)GP11口是否收到數(shù)據(jù)。當(dāng)DSP收到握手信號(hào)之后，會(huì)向GP12口寫1以中斷ARM主機(jī)的其他工作，以便ARM來(lái)讀取DSP已處理好的數(shù)據(jù)。ARM收到中斷信號(hào)以后，通過(guò)設(shè)置HCNTL0、HCNTL1對(duì)HPIC操作來(lái)清除中斷，然后寫HPIA以告訴DSP從什么位置開(kāi)始進(jìn)行自增讀。然后DSP將數(shù)據(jù)從DMA傳送到HPID中，ARM通過(guò)讀HPID來(lái)獲得數(shù)據(jù)。由于ARM與DSP的HPI接口是16位數(shù)據(jù)傳輸，所以要軟件實(shí)現(xiàn)將兩次讀取的16位數(shù)據(jù)合并成32位，然后傳給上層應(yīng)用程序。ARM讀取完數(shù)據(jù)后，向DSP的指定地址寫入0xffffffff，通知DSP瀆取成功，準(zhǔn)備下次數(shù)據(jù)傳輸。
ARM在接收到上層應(yīng)用程序下發(fā)的命令后，通過(guò)對(duì)命令的解析、計(jì)算，得到各種參數(shù)．然后通過(guò)HPI下發(fā)給DSP。其流程是：首先通過(guò)HCNT L0、HCNTL1寫HPIC寄存器，配置讀寫模式。然后寫了HPIA寄存器，設(shè)置寫入DSP的物理地址。通過(guò)連續(xù)寫HPID寄存器來(lái)發(fā)送控制參數(shù)，最后寫入0x5555aaaa，表示發(fā)送完畢。
2．2 ARM與FPGA的通信機(jī)制
ARM集成了SPI接口，通過(guò)SPI與FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。SPI總線的“單主機(jī)多從機(jī)”模式正適合本課題中ARM同時(shí)與中頻板FPGA與源掃版FPG A的通信。ARM啟動(dòng)Linux系統(tǒng)后，先對(duì)SPI接口進(jìn)行初始化，包括對(duì)PIO控制器編程，將SPI引腳分配給外設(shè)，配置PMC(電源管理控制器)以使能SPI時(shí)鐘以及將ARM配置為主機(jī)模式。當(dāng)上層軟件下發(fā)命令后，ARM先將接收到的命令字進(jìn)行解析，解析命令得到各種參數(shù)：經(jīng)過(guò)計(jì)算后，通過(guò)SPI接口的片選NPCS來(lái)選擇中頻板FPGA或源掃板FPGA來(lái)下發(fā)參數(shù)。
由于中頻板FPGA和源掃板FPGA的功能各異，接收的參數(shù)也不盡相同，所以制定了不同的數(shù)據(jù)幀格式及發(fā)送規(guī)則。ARM向中頻板FPGA每幀數(shù)據(jù)傳送16位，傳輸頻率為0．36 MHz。發(fā)送順序?yàn)椋郝酚纱a1、數(shù)據(jù)幀1、路由碼2、數(shù)據(jù)幀2、結(jié)束碼。ARM向源掃板FPGA每幀數(shù)據(jù)傳送16位，傳輸頻率為0．36 MHz。發(fā)送參數(shù)前都要先發(fā)送一個(gè)存儲(chǔ)這個(gè)參數(shù)的虛擬地址，然后發(fā)送參數(shù)，順序?yàn)椋禾摂M地址1、參數(shù)1、虛擬地址2、參數(shù)2、結(jié)束碼。

3 嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)介
一套完整設(shè)備的軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)可分為：應(yīng)用程序、庫(kù)、操作系統(tǒng)(內(nèi)核)、驅(qū)動(dòng)程序。Linux軟件系統(tǒng)的層次關(guān)系如圖4所示。驅(qū)動(dòng)程序的作用存于連接軟、硬件，即內(nèi)核通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序來(lái)完成對(duì)硬件設(shè)備的操作。在Linux系統(tǒng)中，應(yīng)用程序運(yùn)行于“用戶空間”，并不能直接操作硬件，這可以避免應(yīng)用程序的錯(cuò)誤使得整個(gè)系統(tǒng)崩潰。而驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行于“內(nèi)核空間”，它是系統(tǒng)信任的一部分。所以應(yīng)用程序要對(duì)硬件操作，就要首先使用庫(kù)提供的系統(tǒng)調(diào)用來(lái)進(jìn)入內(nèi)核。內(nèi)核匹配后，調(diào)用相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)，從而完成對(duì)硬件的操作。