詳述多DSP系統(tǒng)互連方案的應(yīng)用背景和優(yōu)缺點(diǎn)

?在通信系統(tǒng)中，特別是在VoIP網(wǎng)關(guān)、3G無(wú)線基站等系統(tǒng)中，隨著輸入語(yǔ)音數(shù)據(jù)和分組數(shù)據(jù)量的急劇增加，系統(tǒng)的處理能力也需極大地增加。這需要一種功能強(qiáng)大的實(shí)時(shí)分布式處理系統(tǒng)，系統(tǒng)往往需要進(jìn)行非常復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。目前使用的單個(gè)DSP已不能適應(yīng)，迫切需要把多個(gè)DSP組成互連系統(tǒng)，以增加整體數(shù)據(jù)處理能力。在圖像處理中，也需要使用多DSP系統(tǒng)，進(jìn)行大規(guī)模的圖像信號(hào)處理。本文根據(jù)TI公司DSP對(duì)外的主機(jī)接口（HPI）、外部存儲(chǔ)器接口 （EMIF）、多通道緩沖串口（McBSP），詳述了利用其組成多DSP系統(tǒng)時(shí)各種互連方案的應(yīng)用背景和優(yōu)缺點(diǎn)。
　　1 TMS320C6X簡(jiǎn)介
　　TMS320C6X內(nèi)部主要包括一個(gè)中央處理器單元CPU、一個(gè)程序內(nèi)存和一個(gè)數(shù)據(jù)內(nèi)存、DMA、一個(gè)外部存儲(chǔ)器接口（EMIF）、一個(gè)主機(jī)接口（HPI）、兩個(gè)多通道緩沖串口（McBSP）。TMS320C6X的CPU內(nèi)部有8個(gè)處理單元，每個(gè)時(shí)鐘周期最多可處理8條指令。對(duì)C6203而言， 當(dāng)時(shí)鐘頻率為300MHz時(shí)，處理能力可達(dá)2400MIPS。TMS320C6X的接口靈活、處理能力強(qiáng)、運(yùn)算速度高，可以廣泛應(yīng)用于無(wú)線基站、DSL、圖像處理、醫(yī)療、雷達(dá)等實(shí)時(shí)多任務(wù)處理系統(tǒng)中。
　　2 利用TMS320C5X/C6X的主機(jī)接口（HPI）組成多DSP互連系統(tǒng)
　　主機(jī)接口（HPI）是DSP的一個(gè)16/32bit寬的對(duì)外接口。外部主機(jī)可通過(guò)HPI 訪問(wèn)DSP所有地址空間，復(fù)位時(shí)向DSP加載程序，對(duì)DSP進(jìn)行控制。外部主機(jī)是HPI的主管方，DSP是HPI的從方;主機(jī)可通過(guò)HPI訪問(wèn)DSP，但 DSP不能通過(guò)HPI向外部發(fā)起訪問(wèn)。
　　在這類(lèi)系統(tǒng)中通常包括一個(gè)主處理器和很多從處理器。主處理器一般是通信控制處理器（如MPC8260），用來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)的協(xié)議處理并管理整個(gè)系統(tǒng);從處理器一般是多個(gè)DSP（如TI的TMS320C6X），用來(lái)進(jìn)行業(yè)務(wù)處理。主處理器通過(guò)HPI向DSP加載程序，對(duì)DSP進(jìn)行控制;可以通過(guò)HPI向DSP寫(xiě)入待處理的數(shù)據(jù)或通過(guò)HPI讀取DSP處理完的數(shù)據(jù)，DSP之間的數(shù)據(jù)可以通過(guò)HPI由主處理器進(jìn)行中轉(zhuǎn)。如圖1所示，主處理器可直接連接多個(gè)DSP，HPI和主處理器之間的連接需要增加一些外部邏輯。此方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但主處理器負(fù)擔(dān)較重，和多個(gè)DSP通信效率較低，且主處理器和 DSP陣列需要在同一塊單板上。
　　
　　另一種方案如圖2所示，主處理器通過(guò)PCI總線連接到一個(gè)PCI/HPI接口轉(zhuǎn)換控制芯片上，接口轉(zhuǎn)換芯片控制多個(gè)DSP并完成主處理器和DSP之間、DSP相互之間的數(shù)據(jù)交換。此時(shí)主處理器和DSP陣列可以不在同一塊單板上。
　　
　　在該系統(tǒng)中（若主處理器為MPC8260，需增加8260到PCI總線的橋片），HPI/PCI接口轉(zhuǎn)換控制芯片是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，可選TI公司的PCI2040、PLX公司的PCI9054、Tundra公司的Tsi920等。
　　Tsi920是一個(gè)基于PCI的多DSP端口數(shù)據(jù)傳輸管理芯片，是專(zhuān)為VoIP網(wǎng)關(guān)、無(wú)線基站等需要采用多DSP系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。它的一端是 PCI接口，另外一端是四個(gè)HPI接口，每個(gè)HPI最多可無(wú)縫連接8個(gè)DSP。因此在一個(gè)單板系統(tǒng)中最多可直接管理32個(gè)DSP。DSP可以是TI公司的 TMS320C5X/C6X，也可以是MOTOROLA公司的MSC8101。Tsi920的一個(gè)特點(diǎn)是其4個(gè)HPI端口可同時(shí)工作，使得主處理器和 DSP之間通信能力提高了將近四倍;另一個(gè)特點(diǎn)是它具有智能的數(shù)據(jù)傳輸管理能力，可在DSP和主處理器之間、各個(gè)DSP之間自動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的傳輸采用特定的包路由協(xié)議進(jìn)行尋址，有特定的傳輸數(shù)據(jù)包格式，數(shù)據(jù)包頭部包含目的DSP的地址。數(shù)據(jù)的傳輸幾乎不需要主處理器參與，使得主處理器節(jié)省了管理數(shù)據(jù)傳輸所需的大量時(shí)間，可以進(jìn)行更為關(guān)鍵的協(xié)議或業(yè)務(wù)處理。