一種基于OMAPL138的雙核通信設(shè)計(jì)

摘要：以合眾達(dá)公司的SEED—DIM138開(kāi)發(fā)板作為硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用SYSLINK驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)了一種可用于DSP和ARM之間通信的握手機(jī)制。ARM端運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)，進(jìn)行人機(jī)交互;DSP端運(yùn)行SYSBIOS操作系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和買(mǎi)時(shí)運(yùn)算。兩者使用SYSLINK進(jìn)行多核通信，通過(guò)調(diào)用SYSLINK的API完成ARM和DSP之間的通信。

關(guān)鍵詞：OMAPL138;SYSLINK;SYSBIOS;雙核通信

引言

本設(shè)計(jì)主要介紹一種基于OMAPL138雙核通信的握手機(jī)制。在ARM端運(yùn)行Linux系統(tǒng)，主要處理人機(jī)交互任務(wù);而在DSP端運(yùn)行SYSBIOS，進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。

1 OMAPL138雙核處理器

OMAPL138是一款集成了ARM926EJ—S和TMS320C6748 DSP的雙核處理器。ARM926EJ—S內(nèi)核采用流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)，因此，處理器和存儲(chǔ)器系統(tǒng)的所有部件都可以連續(xù)的工作，DSP核采用了一個(gè)2級(jí)基于高速緩存的架構(gòu)。此外，OMAPL138還包括了一系列的外設(shè)，ARM和DSP可以獨(dú)自操作這些外設(shè)。OMAPL138平臺(tái)的雙核通信基礎(chǔ)是中斷和內(nèi)存共享。

OMAPL138雙核處理器的內(nèi)部系統(tǒng)框圖如圖1所示。

以O(shè)MAPL138為硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)雙核通信，具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

①開(kāi)放性好。OMAPL138平臺(tái)是一種開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，具有標(biāo)準(zhǔn)化的接口，可使用第三方開(kāi)發(fā)的新功能與新程序;并且，其標(biāo)準(zhǔn)接口允許軟件很容易地在不同平臺(tái)間移植，設(shè)計(jì)代碼可重復(fù)使用。

②可編程性好。OMAPL138的兩個(gè)微處理器核均可編程，只需改寫(xiě)程序就能完全改變OMAPL138平臺(tái)的功能。

③功耗低。OMAPL138將ARM核和DSP核集成在一個(gè)芯片中，大大降低了額外功耗，且各部分的時(shí)鐘管理相互獨(dú)立，可有效控制功耗。

④系統(tǒng)啟動(dòng)后兩核單獨(dú)運(yùn)行。

2 Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境建立

2.1 主機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立

雙核通信需要3個(gè)系統(tǒng)，即Windows系統(tǒng)、PC Linux系統(tǒng)和ARM Linux系統(tǒng)。

本設(shè)計(jì)PC機(jī)采用Windows7+VMware虛擬機(jī)+Linux的開(kāi)發(fā)環(huán)境，其中VMware采用的是8.0版本，Linux采用的是ubuntu-10.04.4桌面版。

2.2 交叉編譯環(huán)境的建立

在開(kāi)發(fā)之前，還需要建立一個(gè)交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境，這是一套由編譯器、鏈接器和libc庫(kù)等組成的開(kāi)發(fā)環(huán)境。其開(kāi)發(fā)模型如圖2所示。

圖2中，TARGET是目標(biāo)板，HOST是開(kāi)發(fā)主機(jī)。在開(kāi)發(fā)主機(jī)上，可以安裝開(kāi)發(fā)工具，編輯、編譯目標(biāo)板的Linux引導(dǎo)程序、內(nèi)核和文件系統(tǒng)，然后在目標(biāo)板上運(yùn)行。這種在主機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā)，在目標(biāo)板上運(yùn)行的開(kāi)發(fā)模式叫做交叉開(kāi)發(fā)。

構(gòu)建交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境，首先要安裝交叉編譯工具鏈，然后需要在環(huán)境變量PATH中添加路徑，該路徑必須是工具鏈的安裝路徑。

3 雙核通信設(shè)計(jì)

系統(tǒng)需要預(yù)留內(nèi)存用于雙核通信，這是非常關(guān)鍵的一點(diǎn)。由于SEED—DIM138的DDR只有64 MB，因此在本設(shè)計(jì)中Linux內(nèi)核只管理從0x C000 0000開(kāi)始的32 MB的內(nèi)存，剩下的從0x C200 0000～0x C3FF FFFF的32 MB的內(nèi)存留給SYSLINK用于雙核通信。

3.1 開(kāi)發(fā)工具

本設(shè)計(jì)用到的DSP端開(kāi)發(fā)工具包括：集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(CCS)，多線(xiàn)程、多任務(wù)操作系統(tǒng)(SYSBIOS)，第三方算法庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)(eXpress DSP Component，XDC)。ARM端開(kāi)發(fā)工具包括：Li nux、交叉編譯工具。除此之外，還要用到的軟件開(kāi)發(fā)工具是SYSLINK和IPC。

為了縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，還安裝了多核軟件開(kāi)發(fā)組件——MCSDK，有助于在統(tǒng)一平臺(tái)上使用SYSBIOS或Linux。

3.2 開(kāi)發(fā)板啟動(dòng)

Windows工作臺(tái)通過(guò)串口和JTAG、網(wǎng)口與SEED—DIM138開(kāi)發(fā)平臺(tái)連接。配置PC機(jī)端的超級(jí)終端，設(shè)置串口參數(shù)：波特率為115 200，數(shù)據(jù)位為8，奇偶校驗(yàn)無(wú)，停止位為1，數(shù)據(jù)流控制無(wú)。打開(kāi)Windows PC機(jī)串口控制臺(tái)，連接串口。開(kāi)發(fā)板撥碼開(kāi)關(guān)撥到100 011，上電后，將編譯好的內(nèi)核和文件系統(tǒng)下載到開(kāi)發(fā)板，并設(shè)置內(nèi)核啟動(dòng)參數(shù)如下：

U—Boot—DIM138>setenv bootargs，console=ttysl，115200n8root=/dev/mtdblock4 rw rootfs=jffs2 mem=32@0xc0000000

然后保存，復(fù)位開(kāi)發(fā)板從NAND FLASH啟動(dòng)，并加載iffs2文件系統(tǒng)。

開(kāi)發(fā)板啟動(dòng)完成后，使用tftp服務(wù)將在ubuntu下編譯好的SYSLINK驅(qū)動(dòng)下載到開(kāi)發(fā)板上，使用如下命令手動(dòng)加載驅(qū)動(dòng)：

insmod SYSLINK.ko TRACE=1 TRACEFAILURE=1 TRACECLASS=3

本設(shè)計(jì)中用一個(gè)簡(jiǎn)單的LED例程設(shè)計(jì)雙核通信。在例程中對(duì)外部?jī)?nèi)存的分配如表1所列，這部分內(nèi)容在cfg和bld文件中進(jìn)行配置。

3.3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)基本代碼流程如圖3所示。軟件設(shè)計(jì)中，DSP核的處理器ID為0，ARM核的處理器ID為1，DSP端調(diào)用IPC模塊的MultiProc.h中的MultiProc_getId()函數(shù)獲取HOST端的ID，HOST端使用同樣的函數(shù)獲取DSP端的ID，以此作為通信的基礎(chǔ)。通信交互流程可以看做是一種“乒乓”操作，最后還要釋放資源。本設(shè)計(jì)要完成的操作是，在程序中通過(guò)對(duì)LED對(duì)應(yīng)的GPIO相關(guān)寄存器配置使2個(gè)LED連續(xù)閃爍2次，再分別依次點(diǎn)亮2個(gè)LED，最后依次熄滅2個(gè)LED。設(shè)計(jì)中要用到的API如表2所列。

在OMAPL138的ARM Linux操作系統(tǒng)中，SYSLINK提供了一個(gè)“slaveloader”組件來(lái)加載、啟動(dòng)、停止DSP處理器，設(shè)計(jì)了對(duì)DSP核的管理，同時(shí)也是使用“slaveloade”組件來(lái)運(yùn)行SYSLINK示例程序。

將編譯好的應(yīng)用程序下載到開(kāi)發(fā)板，運(yùn)行后編寫(xiě)run.sh腳本，即實(shí)現(xiàn)了雙核通信的過(guò)程。腳本的內(nèi)容為：set—x

./slaveloader startup DSP server_dsp.xe674

./app_host DSP

./slaveloader shutdown DSP

基本流程是：ARM端啟動(dòng)DSP并加載.xe674格式的SYS/BIOS文件→啟動(dòng)ARM端應(yīng)用程序→關(guān)閉DSP核。

結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)完成了一個(gè)簡(jiǎn)單的雙核通信過(guò)程，為復(fù)雜的雙核通信，如A/D數(shù)據(jù)采集和FFT運(yùn)算奠定了開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)，在工程上具有一定的應(yīng)用價(jià)值。