基于ADSP-21262的DSP的監(jiān)控設(shè)計(jì)

1 引言
隨著數(shù)字信號(hào)處理理論的日趨完善和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，在各種實(shí)時(shí)處理應(yīng)用需求的推動(dòng)下，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

DSP的監(jiān)控是DSP開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中十分重要的環(huán)節(jié)。目前在DSP的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，最常用的方式是通過(guò)購(gòu)買(mǎi)處理器的JTAG仿真器和開(kāi)發(fā)軟件包實(shí)現(xiàn)對(duì)DSP的調(diào)試和監(jiān)控。JTAG調(diào)試工具的功能十分強(qiáng)大，對(duì)于不熟悉DSP內(nèi)部結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)的開(kāi)發(fā)者而言是一種非常不錯(cuò)的選擇。但是此種方法也有其缺陷：首先，開(kāi)發(fā)成本比較昂貴，一般購(gòu)買(mǎi)正版仿真器和軟件包的價(jià)格都在數(shù)千美元至數(shù)萬(wàn)美元不等；其次，通用性不強(qiáng)。不但不同公司的處理器需要使用不同的仿真器，同一公司的不同系列DSP之間也沒(méi)有兼容性。

基于以上原因，筆者結(jié)合ADSP-21262的開(kāi)發(fā)研究了其他的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)方式。

2 單DSP系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計(jì)

2.1 ADSP-21262簡(jiǎn)介

ADSP-21262是ADI公司推出的一款高性能浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器，特性如下：

200 MHz工作主頻。1 200 MFLOPS；
超級(jí)哈佛結(jié)構(gòu)，內(nèi)部三條獨(dú)立總線(xiàn)，三級(jí)流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)；
2 Mbit雙口SRAM，4 Mbit雙口ROM；
雙內(nèi)核結(jié)構(gòu)，支持SISD和SIMD工作模式；
22條獨(dú)立的DMA通道；
豐富的外圍設(shè)備接口。

2.2 單DSP系統(tǒng)監(jiān)控硬件設(shè)計(jì)

單ADSP-21262型DSP系統(tǒng)的監(jiān)控部分硬件電路如圖1所示。

ADSP-21262支持多種上電引導(dǎo)方式，如外部EPROM引導(dǎo)、SPI主模式引導(dǎo)、SPI從模式引導(dǎo)。這里選取SPI主模式作為其引導(dǎo)方式。AT25F1024為串行SPI Flash存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)ADSP-21262需要引導(dǎo)的程序。如果這里存儲(chǔ)的是監(jiān)控程序，則DSP完成上電引導(dǎo)后便可進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。并能執(zhí)行相應(yīng)的監(jiān)控功能操作。

這里用異步串口(UART)作為監(jiān)控系統(tǒng)與用戶(hù)PC機(jī)的通訊接口，完成底層監(jiān)控程序和PC端監(jiān)控服務(wù)軟件之間的通訊。MAX232為電平轉(zhuǎn)換器件，將DSP端的CMOS電平轉(zhuǎn)化為PC端的RS232電平。大多數(shù)DSP均不提供自帶的UART接口，但是由于UART接口為大多數(shù)工程人員所熟悉。并且連線(xiàn)簡(jiǎn)單，很容易通過(guò)兩根通用I／O口來(lái)分別模擬其Tx、Rx信號(hào)，故這里采用此方案。

當(dāng)然也可以用USB控制器或網(wǎng)口控制器實(shí)現(xiàn)USB接口方式或網(wǎng)絡(luò)接口方式的監(jiān)控。無(wú)論是PC機(jī)層的監(jiān)控服務(wù)軟件設(shè)計(jì)，還是底層的監(jiān)控功能程序設(shè)計(jì)，在原理上基本一致，不同的只是上層PC機(jī)的監(jiān)控服務(wù)軟件和底層DSP的監(jiān)控功能程序之間的通訊所采用的接口方式。這里以UART接口的監(jiān)控系統(tǒng)為例進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.3 監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

監(jiān)控的主要功能是方便DSP的調(diào)試，故其應(yīng)該為用戶(hù)提供的功能主要包括：

處理器的復(fù)位和初始化；
程序的裝載和運(yùn)行；
查看DSP內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū)和程序區(qū)；
寫(xiě)DSP內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū)和程序區(qū)；
查看相關(guān)的系統(tǒng)寄存器；
程序代碼的反匯編顯示。

監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)由上層PC機(jī)監(jiān)控服務(wù)軟件和底層DSP監(jiān)控功能程序兩部分組成，它的層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.3.1 PC機(jī)軟件設(shè)計(jì)

PC機(jī)軟件是用戶(hù)實(shí)現(xiàn)DSP監(jiān)控操作的平臺(tái)，由C++Builder 5.0開(kāi)發(fā)完成。主要由監(jiān)控軟件界面、各個(gè)監(jiān)控功能模塊和UART驅(qū)動(dòng)函數(shù)模塊組成。

監(jiān)控軟件界面是監(jiān)控系統(tǒng)和用戶(hù)進(jìn)行信息交互的平臺(tái)，它整合了各個(gè)監(jiān)控功能模塊，用戶(hù)通過(guò)它完成各個(gè)功能模塊的調(diào)用、參數(shù)的傳遞、結(jié)果的顯示等。

PC監(jiān)控功能模塊完成對(duì)底層DSP監(jiān)控功能程序的調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)用戶(hù)所需的相應(yīng)監(jiān)控功能。

UART驅(qū)動(dòng)函數(shù)模塊的作用是實(shí)現(xiàn)上層PC機(jī)的監(jiān)控服務(wù)軟件和底層DSP的監(jiān)控功能程序之間的UART接口通訊。

2.3.2 底層軟件設(shè)計(jì)

底層DSP監(jiān)控功能程序是整個(gè)監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)的核心，由匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)完成。它由底層監(jiān)控功能模塊和UART協(xié)議收發(fā)驅(qū)動(dòng)函數(shù)模塊組成。

底層監(jiān)控功能模塊可以供PC端監(jiān)控功能模塊進(jìn)行調(diào)用，它直接負(fù)責(zé)完成對(duì)DSP的相應(yīng)管理和操作，如：程序的裝載和運(yùn)行、DSP內(nèi)部指定地址存儲(chǔ)區(qū)的讀寫(xiě)、寄存器的讀寫(xiě)等。

由于ADSP-21262不帶UART接口，于是需要UART協(xié)議收發(fā)驅(qū)動(dòng)函數(shù)用兩個(gè)通用I／O引腳模擬UART的工作時(shí)序，以實(shí)現(xiàn)DSP與PC間的通訊。