DSP ARM雙核系統(tǒng)的通信接口設(shè)計(jì)

DSP/ARM雙核系統(tǒng)的通信接口設(shè)計(jì)

嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)。早期的嵌入式系統(tǒng)硬件核心是各種類(lèi)型的8位和16位單片機(jī);而近年來(lái)32位處理器以其高性能、低價(jià)格,得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái),又出現(xiàn)了另一類(lèi)數(shù)據(jù)密集處理型芯片DSP。DSP由于其特殊的結(jié)構(gòu)、專(zhuān)門(mén)的硬件乘法器和特殊的指令,使其能快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理及滿足各種高實(shí)時(shí)性要求。隨著現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜度越來(lái)越高,操作系統(tǒng)已成為嵌入式系統(tǒng)不可缺少的部分。免費(fèi)的嵌入式操作系統(tǒng),如 Linux等,隨著自身不斷的改善,得到了飛速的發(fā)展。Linux是一個(gè)免費(fèi)的、強(qiáng)大的、可信賴(lài)的、具有可伸縮性與擴(kuò)充性的操作系統(tǒng)。Linux實(shí)現(xiàn)了許多現(xiàn)代化操作系統(tǒng)的理論,并且支持完整的硬件驅(qū)動(dòng)程序、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與多處理器的架構(gòu),其源碼的公開(kāi)更有利于操作系統(tǒng)嵌入式應(yīng)用。

　　基于上述分析,筆者開(kāi)發(fā)了基于ARM和DSP芯片的雙核嵌入式系統(tǒng)。系統(tǒng)充分利用了ARM和DSP的各自特點(diǎn),既可以使用ARM和DSP芯片進(jìn)行協(xié)同開(kāi)發(fā),也可以利用ARM或DSP進(jìn)行獨(dú)立開(kāi)發(fā)。操作系統(tǒng)選用了Linux,以利于充分發(fā)揮系統(tǒng)的效能。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

　　由于ARM芯片的控制性能較強(qiáng),在嵌入式系統(tǒng)中ARM主要用于控制和少量的數(shù)據(jù)處理。這樣,一方面要求CPU要低功耗和有足夠的時(shí)鐘頻率來(lái)運(yùn)行操作系統(tǒng),以滿足便攜式的要求;另一方面也要求其有足夠種類(lèi)的接口,以利于性能的擴(kuò)展?；谝陨峡紤],在開(kāi)發(fā)平臺(tái)中選用HY7202作為CPU。

　　DSP作為數(shù)據(jù)運(yùn)算部分,可以充分發(fā)揮其對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。TI公司的C54xx系列16位定點(diǎn)DSP以其高性價(jià)比普遍應(yīng)用于各類(lèi)通信、便攜式應(yīng)用當(dāng)中?？紤]到對(duì)數(shù)字視頻和數(shù)字圖像等大數(shù)據(jù)吞吐量應(yīng)用場(chǎng)合的處理要求,選用TI公司的TMS320C5416芯片。其時(shí)鐘頻率最高可達(dá)到 206 MHz,系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

系統(tǒng)軟件平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖2所示,軟件平臺(tái)分ARM部分和DSP部分,以及ARM和DSP的接口軟件設(shè)計(jì)部分。ARM部分以Hynix公司PATCH的ARM Linux Version 2.4.18為操作系統(tǒng),并在此基礎(chǔ)之上移植Linux標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)GLIBC、LIBJPG、LIBPNG、IMLIB、LIBWWW、LIBFLASH及漢字庫(kù)。圖形界面以Microwindows 0.9及其控件庫(kù)FLNX提供嵌入式圖形界面平臺(tái)。系統(tǒng)平臺(tái)具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信功能,通過(guò)平臺(tái)WEBSERVER、FTP、TELNET、INETD等網(wǎng)絡(luò)工具和應(yīng)用程序能方便地開(kāi)發(fā)基于Internet的網(wǎng)絡(luò)終端、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理產(chǎn)品。在應(yīng)用程序?qū)由?系統(tǒng)平臺(tái)集成窗口管理程序, 全中文化網(wǎng)絡(luò)瀏覽器(支持HTML、XML),Flash播放器(支持Flash4、Flash5、Flash6),文本編輯器,游戲等用于PDA開(kāi)發(fā), 機(jī)頂盒上網(wǎng)解決方案,以及可用于嵌入式數(shù)據(jù)采集、處理的虛擬示波器等。

DSP部分通過(guò)提供完整的HPI驅(qū)動(dòng)程序(DSP部分)及通信協(xié)議,通過(guò)增加相應(yīng)數(shù)據(jù)處理程控制算法程序,利用HPI并行接口與主機(jī)ARM通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,可用于各種實(shí)時(shí)處理,控制領(lǐng)域。

　　此外,DSP和ARM可以各自作為獨(dú)立的系統(tǒng)使用,它們均有完整的子系統(tǒng)軟件。子系統(tǒng)之間聯(lián)系的核心是DSP器件本身帶有的HPI接口。