基于多核DSP Bootload代碼加載方法研究

引言

無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)不斷推進(jìn)創(chuàng)新，像WCDMA、WiMAX、MIMO和4G都需要增強(qiáng)的性能．性能增強(qiáng)，提供更大通信帶寬的同時(shí)意味著越來(lái)越大的數(shù)據(jù)流量．多內(nèi)核DSP強(qiáng)大的處理能力，兼具FPGA的擴(kuò)展特性和陣列優(yōu)點(diǎn)以及DSP的相似性和效率。提供了一種高效、易于開(kāi)發(fā)的解決方案，倍受設(shè)備商的青睞．而無(wú)線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)從2G的GSM到3G的WCDMA，冉到4G的LTE，其協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新，以及運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商對(duì)低硬件成本的要求，需要實(shí)現(xiàn)一種平滑的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)軟升級(jí)方案，即不改變硬件平臺(tái)就可實(shí)現(xiàn)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)．TI公司推出的3內(nèi)核DSP芯片TCl6488以其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，同時(shí)支持多種代碼加載方式，在滿足數(shù)據(jù)處理要求的同時(shí)，支持網(wǎng)絡(luò)式代碼加載，正迎合了這種軟升級(jí)需求。

1 協(xié)議介紹

TI公司推出的DSP芯片TCl648718 (Faraday)具有3個(gè)內(nèi)核，每個(gè)內(nèi)核工作頻率均為1GHz．其支持的boot load模式有12C EEPROM、EMAC(以太網(wǎng)口)、SRIO(Serial Rapid IO．即串行快速10)i種模式[3]．其中EMAC支持IOM/IOOM/I 000M bit/s傳輸速率，SRIO支持1．25G/2．5G/3．125G bit/s傳輸速率．以太網(wǎng)口EMAC支持IPV4，因此可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、快速的加載代碼．SRIO支持內(nèi)存代碼的直接讀寫(xiě)，外部主機(jī)可以將DSP內(nèi)存視為本地內(nèi)存進(jìn)行直接的讀寫(xiě)．SRIO boot load模式時(shí)，外部主機(jī)直接寫(xiě)DSP本地內(nèi)存．其3．125G biffs的線上速率，可以達(dá)到2．5G bit/s的傳輸帶寬，效率高達(dá)80％，加載代碼速度極快．采用EMAC和SRIO相結(jié)合的方式可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)到多點(diǎn)的快速代碼加載。

1．1 EMAC boot load傳輸協(xié)議

以太網(wǎng)口EMAC支持的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星型、總線型、樹(shù)型、混合型．其boot load幀格式分為以下幾個(gè)部分分別討論：DIX Ethernet、IPV4、Boot Table Frame. Header、Boot Table Frame. Payload。如表1所示。

(1)DIX Ethenet：14 bytes

該部分占用14 bytes，分別為6 byte8的DMAC。目的MAC地址、6 bytes的SMAC．源MAC地址和2 bytes的類型參數(shù)Type．該部分固定為Ox0080．目的MAC地址(DMAC)為DSP芯片自身的MAC地址．源MAC地址(SMAC)為主機(jī)MAC地址。

(2)IPV4

支持的IP協(xié)議類型為IPV4，可選長(zhǎng)度為20 bytes或84bytes．本文中采用20 bytes。

1．2 SRIO協(xié)議

TCl6488支持的SRIO協(xié)議1．2版本link rate速率為1x， 2x，4x。即1．25G，2．5G，3．125G bit/s．支持的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星型、環(huán)型等。

SRIO協(xié)議規(guī)定有兩種傳輸方式：Direct IO與Message方式．當(dāng)DSP處于SRIO boot load模式時(shí)，利用外部引腳進(jìn)行配置其NODE ID，根據(jù)配置的不同，采用Direct IO方式對(duì)不同NODE ID的DSP內(nèi)存直接進(jìn)行讀寫(xiě)，將代碼直接寫(xiě)入到DSP內(nèi)存．類似于外部主設(shè)備將DSP內(nèi)存視為自身內(nèi)存進(jìn)行寫(xiě)操作，以此完成boot load．當(dāng)代碼加載完畢時(shí)發(fā)送Doorbell中斷到不同NODE ID的DSP主核(即核0)．DSP立即從boot模式跳轉(zhuǎn)到正常模式。執(zhí)行加載的代碼。

2 現(xiàn)有方案分析

代碼加載主要依靠DSP芯片的各個(gè)接口實(shí)現(xiàn)．TI公司C64x系列主要接口有12C、HPI、EMIF等接口，C64x+系列主要接口有12C、EMAC、SRIO等。

I2C傳輸速率為lOkbps到400kbps，外接EEPROM，常用于固化代碼的boot load，不利于升級(jí)．

HPI接口有效帶寬往往最多只能達(dá)到20～30Mbps．操作較復(fù)雜，且不易組網(wǎng)．在多核DSP系列里已經(jīng)去掉HPI接口．

EMAC接口支持10M/100M/1000Mbps三種速率，支持總線形、星形拓?fù)浣M網(wǎng)結(jié)構(gòu)．

SRIO接口支持1．25G12．5G/3．125G bps三種速率，支持星形、環(huán)形、U形菊花鏈等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)．

利用EMAC與SRIO結(jié)合的方式可以實(shí)現(xiàn)基于IP、可遠(yuǎn)程控制的局部傳輸網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)靈活可控．

3 原理框圖

利用DSP EMAC接口支持IPV4的網(wǎng)絡(luò)特性，以及SRIO接口使DSP間可以形成的U形菊花鏈或星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以靈活組網(wǎng)。原理框圖如圖I所示。其中基帶處理板與主控板之間由背板連接，主控板通過(guò)網(wǎng)線與交換機(jī)或路由器連接。主控板與基帶板之間組建局域網(wǎng)，由主控板分配IP。遠(yuǎn)程PC可以通過(guò)主控板IP訪問(wèn)到任何一塊基帶板的CPU。對(duì)CPU進(jìn)行操作，可以對(duì)任意一塊基帶板上的DSP進(jìn)行代碼加載。

4 加載流程

流程圖如圖2所示。CPU加載DSPl的詳細(xì)過(guò)程說(shuō)明如下：基帶板上電后主控板為背板上各槽位上的基帶板的CPU分配IP地址．CPU通過(guò)EPLD加載自身程序，與主控板通過(guò)SGMII接口獲取自身IP地址。遠(yuǎn)程PC機(jī)telnet登錄到CPU，下發(fā)命令加載CPU底層驅(qū)動(dòng)程序；CPU底層驅(qū)動(dòng)加載成功后，遠(yuǎn)程Pc下發(fā)加載DSP程序命令．以加載DSP1為例，詳細(xì)說(shuō)明加載DSP1的過(guò)程．CPU加載DSP1時(shí)首先給該DSP1復(fù)位獲取DSP1的MAC地址，成功獲取到DSP1的MAC地址后，利用ftp協(xié)議從遠(yuǎn)程PC上獲取DSP1的代碼，將DSP1的代碼存到CPU的內(nèi)存．此時(shí)DSP1一直處于boot load的EMAC加載模式．CPU將DSP1的代碼根據(jù)EMAC加載協(xié)議往DSP1發(fā)送代碼．當(dāng)發(fā)送完畢代碼后，向DSP1發(fā)送一包長(zhǎng)度為0的加載代碼，作為結(jié)束包．DSP1根據(jù)EMAC加載協(xié)議，當(dāng)收到該包后則從加載模式跳轉(zhuǎn)為正常模式，PC指針從OxOOS00000開(kāi)始運(yùn)行．因此對(duì)于DSP而言，Ox00800000地址開(kāi)始的一段空間，必須存放中斷向量表．

否則程序?qū)⒉粫?huì)正確運(yùn)行．此時(shí)DSP的3個(gè)內(nèi)核同時(shí)從Ox00800000開(kāi)始運(yùn)行。

加載DSP2至加載DSPn時(shí)，首先由CPU根據(jù)ftp協(xié)議從PC端獲取DSPk(k=2?3．n)的代碼．根據(jù)EMAC發(fā)送協(xié)議，將DSPk代碼發(fā)送到DSP1．DSP1收到DSPk的代碼后，根據(jù)SRIO加載協(xié)議加載DSPk的代碼．DSPk代碼加載完畢后，DSP1向DSPk發(fā)送一個(gè)SRIO中斷。標(biāo)志加載結(jié)束．DSPk響應(yīng)該SRIO中斷。從SRIO加載模式跳轉(zhuǎn)到正常模式，開(kāi)始從Ox00800000地址開(kāi)始運(yùn)行．整個(gè)加載過(guò)程結(jié)束。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)方案的比較，選擇了易于組網(wǎng)，且可控、方便，利于軟升級(jí)的方案．很方便的設(shè)計(jì)了TI TCI6488 3內(nèi)核DSP的Bootload程序．完成了DSP系統(tǒng)自舉加載．按照該設(shè)計(jì)思路編制的boot load程序已在WCDMA基站的基帶處理板中得到應(yīng)用，DSP系統(tǒng)能很好的復(fù)位及快速、方便的自舉加載，更換版本容易，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。