低功耗通用語音處理平臺的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
HR/W：HPI讀寫信號線。標(biāo)識著MCU與DSP的通信方向。該信號線為高，表示MCU從DSP的存儲空間中讀取數(shù)據(jù)；為低，表示MCU將數(shù)據(jù)寫入DSP的存儲空間。
HDS1/2：HPI數(shù)據(jù)控制信號?？梢赃m應(yīng)不同類型的MCU的數(shù)據(jù)控制信號。要將HCNTL2置高，本例中的接法是HCNTL1通過MSP430F149的P2.1來控制。
HRDY：HPI準(zhǔn)備好信號。DSP通過該信號通知MCU當(dāng)前主機(jī)接口是否可以訪問。為低，DSP的主機(jī)接口忙，MCU不能通過它訪問；為高，可以訪問。
HCNTL0/1：HPI訪問控制信號。在復(fù)用模式中，通過這2個(gè)信號決定本次MCU訪問的是DSP的HPI接口的內(nèi)部寄存器。
HAS：HPI地址控制信號。在復(fù)用模式中，直接置高。
HMODE：HPI模式選擇信號。置高，HPI工作在非復(fù)用模式下；置低，HPI工作在復(fù)用模式下。
HINT：主機(jī)中斷信號。當(dāng)DSP將該信號線置低時(shí)，表示DSP請求主機(jī)中斷。因此這根信號線應(yīng)加上拉電阻。
HBE0/1：HPI字節(jié)使能信號。TMS320VC5510A中置低，忽略該信號。
MSP430F149通過向DSP主機(jī)接口內(nèi)部的3個(gè)寄存器寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)來控制相應(yīng)的通信方式。在復(fù)用方式下，這3個(gè)寄存器分別是 HPIC(控制寄存器)、HPIA(地址寄存器)、HPID(數(shù)據(jù)寄存器)。為了提高在復(fù)用方式下的訪問速度，DSP的HPI接口還提供了另外一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器。當(dāng)MCU訪問連續(xù)地址時(shí)，可以通過HCNTL0/1選擇利用這個(gè)數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行連續(xù)訪問DSP內(nèi)部存儲器，相應(yīng)的地址寄存器會在每次訪問這個(gè)數(shù)據(jù)寄存器之后自動(dòng)增加。
MCU和DSP的通信通過中斷完成。其中MSP430F149通過訪問HPIC寄存器，將其中的DSPINT位置1來觸發(fā)DSP的中斷，而DSP則通過將HINT信號線置低來觸發(fā)MCU的中斷。
當(dāng)前的硬件平臺中，通過置I/O口線的方式實(shí)現(xiàn)了MCU對DSP主機(jī)接口的讀寫操作，可以選擇通過主機(jī)啟動(dòng)DSP的方式[4]。啟動(dòng)過程的框圖如圖6所示。
HPI 啟動(dòng)方式流程圖
圖6 HPI 啟動(dòng)方式流程圖
3 系統(tǒng)軟件優(yōu)化降低功耗
上面已提到，在硬件平臺的設(shè)計(jì)中采用了低功耗的器件，屬于低功耗設(shè)計(jì)中的靜態(tài)技術(shù)。在系統(tǒng)軟件的具體實(shí)現(xiàn)中，可以根據(jù)執(zhí)行算法的情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而達(dá)到降低系統(tǒng)功耗的目的。由于DSP采用內(nèi)部可編程鎖相環(huán)（PLL）產(chǎn)生時(shí)鐘，可以使處理器根據(jù)對于計(jì)算能力的即時(shí)需求動(dòng)態(tài)改變運(yùn)行速度。雖然系統(tǒng)提供了幾種低功耗模式，但是相應(yīng)的喚醒時(shí)間各不相同，實(shí)際中要根據(jù)具體情況對功耗和喚醒時(shí)間綜合考慮。
由于MCU具有較強(qiáng)的事件響應(yīng)能力以及DSP具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，因此可以通過MCU針對不同算法動(dòng)態(tài)地改變系統(tǒng)的工作頻率及DSP的工作狀態(tài)，從而降低系統(tǒng)功耗。例如在該平臺運(yùn)行清華大學(xué)自主研制的600、1 200、2 400bps語音算法，需要針對不同算法要求不同的數(shù)據(jù)運(yùn)算量進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置。DSP采用MCU提供的8.192MHz的時(shí)鐘、通過片內(nèi)集成的DPLL進(jìn)行倍頻得到所需要的主時(shí)鐘。由于系統(tǒng)的部分代碼是處于54兼容模式下，所以在系統(tǒng)軟件的主函數(shù)中，當(dāng)不需要進(jìn)行編解碼操作時(shí)，系統(tǒng)可以處于正常狀態(tài)，即IDLE1或IDLE2狀態(tài)。更具體的管理可以使用c55x系列的IDLE domain(IDLE域)機(jī)制進(jìn)行管理[6]。3種狀態(tài)具體描述如下：
NO IDLE：定時(shí)器、通用串口和內(nèi)核均處于正常工作模式。
IDLE 1：定時(shí)器和通用串口正常工作模式，內(nèi)核處于IDLE狀態(tài)，由中斷喚醒。
IDLE 2：定時(shí)器、通用串口和內(nèi)核都處于IDLE狀態(tài)，由中斷喚醒。
針對不同的算法，由于要求的數(shù)據(jù)運(yùn)算量不同，能夠保證算法工作的最低系統(tǒng)頻率也不同。通過對不同的數(shù)據(jù)運(yùn)算要求動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的工作狀態(tài)，可以最大限度地實(shí)現(xiàn)降低功耗的目的，從而實(shí)現(xiàn)針對不同運(yùn)算量的功耗控制。實(shí)際使用中，當(dāng)DSP：運(yùn)行600SELP算法時(shí)，系統(tǒng)工作在32.768MHz；運(yùn)行1 200SELP算法時(shí)，系統(tǒng)工作在40.960MHz；運(yùn)行2 400SELP算法時(shí)，系統(tǒng)工作在24.576MHz。與單一的運(yùn)行在81.92MHz情況下相比，系統(tǒng)功耗分別降低了41％、36％、48％，大大減少了系統(tǒng)功耗。
該硬件平臺已經(jīng)成功運(yùn)行了G.723.1、G.729A/B和CVSD等算法，并且獲得了良好的效果，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/179973.htm
評論