TigerSHARC DSP多處理器系統(tǒng)及其應(yīng)用解析

ADI公司的高性能數(shù)字信號(hào)處理器Tiger-SHARC系歹0包括ADSP-TS101S、ADSP-TS201S、ADSP-TS202S和ADSP-TS203S等芯片。它們被廣泛應(yīng)用于視頻和通信市場(chǎng)，包括3G蜂窩和寬帶無(wú)線基站以及國(guó)防軍事設(shè)備，如戰(zhàn)地雷達(dá)、航空器和聲納等。目前，TigerSHARC高性能數(shù)字信號(hào)處理器已成為多個(gè)DSP并行處理應(yīng)用的實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)加快數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展和擴(kuò)大DSP的應(yīng)用起到了十分突出的促進(jìn)作用。Visual DSP++4.0是一種使用方便的集成調(diào)試開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，它支持ADI公司浮點(diǎn)系列處理器的各種產(chǎn)品（如SHARC系列，BLACKfin系列和TigerSHARC系列）。它可以通過(guò)可視化的圖形窗口方式與用戶(hù)進(jìn)行信息交換，也可以在窗口中進(jìn)行高效的工程管理，并輕松地在編輯、編譯和調(diào)試之間相互切換，以實(shí)現(xiàn)高效率的程序開(kāi)發(fā)。 本文結(jié)合某圖像實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)介紹了基于ADSP-TS201S的多處理器系統(tǒng)的構(gòu)建方法，討論了其數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ剑瑥亩鴮?shí)現(xiàn)了以Visual DSP++4.0為平臺(tái)，面向ADSP-TS201S EZ-KitLite，并采用共享外部總線的模式構(gòu)成的MP系統(tǒng)。
　　1 多處理器系統(tǒng)的構(gòu)建
　　當(dāng)系統(tǒng)中存在多個(gè)處理器，且用戶(hù)想一起控制／調(diào)試這些處理器時(shí)，必須要為協(xié)調(diào)功能進(jìn)行額外的編程，以便調(diào)試和構(gòu)建多處理器系統(tǒng)。
　　1.1 MP系統(tǒng)的連接描述文件（LDF）
　　建立MP系統(tǒng)的第一步是使用鏈接器的多處理器功能創(chuàng)建一個(gè)多處理器工程和一個(gè)描述系統(tǒng)的LDF文件。
　　其中LDF文件用于描述多處理器的存儲(chǔ)器偏移量、共享存儲(chǔ)區(qū)和每個(gè)處理器的存儲(chǔ)空間。在書(shū)寫(xiě)MP系統(tǒng)的LDF文件時(shí)，必須考慮以下LDF命令：
　　◇MPMEMORY {}，該命令定義了每個(gè)處理器在多處理器存儲(chǔ)空間（MMS）中的偏移量。在多處理器鏈接過(guò)程中，鏈接器使用該偏移量來(lái)鏈接各個(gè)處理器；
　　◇MEMORY {}，該命令可定義系統(tǒng)中每個(gè)處理器的存儲(chǔ)空間；
　　◇PROCESSOR {} 和SECTIONS {}，利用這兩個(gè)命令可定義各個(gè)處理器，并可使用存儲(chǔ)器定義將每個(gè)處理器的輸出文件放置到程序段中。
　　◇SHARED_MEMORY {}，當(dāng)在系統(tǒng)中使用了外部共享存儲(chǔ)器時(shí)，需要使用該命令。該命令能識(shí)別共享存儲(chǔ)器項(xiàng)的輸出，并生成駐留在MP系統(tǒng)的共享存儲(chǔ)空間中的共享存儲(chǔ)區(qū)的可執(zhí)行文件（.SM）。
　　◇SM文件由工程文件中的源文件（.ASM，.C或CPP）產(chǎn)生，該文件包含有放置于外部共享存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)變量的定義。
　　◇LINK_AGAINST （），該命令可解析多處理器存儲(chǔ)空間中的符號(hào)，并命令鏈接器檢查指定的可執(zhí)行文件（.DXEs and.SMs），以解析局部沒(méi)有解析的變量和標(biāo)號(hào)，以及在MMS （也就是系統(tǒng)中其他處理器的內(nèi)部存儲(chǔ)器）中定義的表達(dá)式或變量。通常在LDF文件中，必須使用LINK_A-GAINST 0命令。
　　如果命令行中包含.SM和DXE文件，則必須先放.SM文件，后面接著放其他DXE文件，只有這樣，鏈接器才能正確的解析變量。一個(gè)LDF文件中最多可以說(shuō)明的處理器數(shù)量是由處理器結(jié)構(gòu)指定的（比如ADSP TS201最多支持8片）。應(yīng)該注意的是，在同一個(gè)LDF文件中，VisualDSP++4.0不支持有不同結(jié)構(gòu)的DSP混合使用（如ADSP-TS201S和ADSP-21160混合使用）。
　　1.2 多處理器存儲(chǔ)空間（MMS）
　　多處理器存儲(chǔ)空間可分成許多不同的地址區(qū)（地址區(qū)的數(shù)量是處理器指定的），這些地址區(qū)與MP系統(tǒng)中各個(gè)DSP的內(nèi)部存儲(chǔ)器空間是一致的。圖1所示是對(duì)ADSP-TS201S的多處理器存儲(chǔ)空間的描述。
　　多處理器系統(tǒng)中某個(gè)特定的處理器的內(nèi)部存儲(chǔ)器既可以作為源地址訪問(wèn)，也可以作為目的地址來(lái)訪問(wèn)，具體訪問(wèn)取決于使用的地址區(qū)。對(duì)廣播區(qū)寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，將訪問(wèn)多處理器系統(tǒng)中所有DSP的內(nèi)部存儲(chǔ)器。例如，訪問(wèn)地址空間0x1000000-0x13FFFFF中的某個(gè)存儲(chǔ)單元，與訪問(wèn)多處理器系統(tǒng)中ID號(hào)為0的DSP的內(nèi)部存儲(chǔ)空間是等價(jià)的。
　　TigerSHARC處理器可通過(guò)對(duì)其多處理器空間的寫(xiě)操作來(lái)訪問(wèn)，也可以訪問(wèn)其自身的內(nèi)部存儲(chǔ)空間，但該操作是通過(guò)外部總線完成，在數(shù)據(jù)通過(guò)TigerSHARC總線接口的特殊情況下，一般不應(yīng)使用該操作。而對(duì)多處理器空間自身的讀訪問(wèn)將設(shè)置SYSTAT寄存器中的SELF MPROC READ錯(cuò)誤標(biāo)志位，表示該操作是非法訪問(wèn)。
　　下面是使用MMS來(lái)訪問(wèn)系統(tǒng)中另一片DSP芯片存儲(chǔ)區(qū)的源程序（此時(shí)，ID號(hào)為0的DSP訪問(wèn)ID號(hào)為1的DSP的內(nèi)部存儲(chǔ)空間）：
　　其中，ID1的MMS地址為0x14000000，該地址與ID1相對(duì)應(yīng)的內(nèi)部存儲(chǔ)器（0X800000）地址相加，就可以IDO對(duì)ID1的內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行讀訪問(wèn)。
　　在DSP多處理器系統(tǒng)中，必須存在ID號(hào)為0且接有SDRAM的DSP，該DSP用于執(zhí)行對(duì)SDRAM的初始化（MRS）。這樣，就存在一個(gè)僅由ID=000的DSP使能開(kāi)漏上拉的相關(guān)問(wèn)題。也就是說(shuō)，在復(fù)位后。ID0就是總線控制器，由它來(lái)以循環(huán)優(yōu)先級(jí)方式將總線控制權(quán)從當(dāng)前主處理器轉(zhuǎn)移到其它處理器。
　　
　　1.3外部存儲(chǔ)器
　　ADSP-TS201S片內(nèi)的24Mbit嵌入式DRAM （e-DRAM）既可以存放程序，也可以存放數(shù)據(jù)。然而，在某些應(yīng)用中，也需要使用外部存儲(chǔ)器。外部存儲(chǔ)器可在MP系統(tǒng)中作為系統(tǒng)中所有DSP的共享資源，也可以由某個(gè)處理器專(zhuān)用。
　　在硬件系統(tǒng)中使用不同類(lèi)型的存儲(chǔ)器時(shí)，系統(tǒng)中所有的DSP都必須建立對(duì)它恰當(dāng)?shù)脑L問(wèn)方式。用戶(hù)可通過(guò)系統(tǒng)控制寄存器（SYSCON）來(lái)對(duì)訪問(wèn)方式進(jìn)行編程。用戶(hù)定義的設(shè)置必須支持與存儲(chǔ)器設(shè)備相一致的訪問(wèn)模式，而該訪問(wèn)模式正是用戶(hù)希望在硬件系統(tǒng)中使用的訪問(wèn)方式。共享外部總線簇連接的所有處理器的SYSCON寄存器都必須有相同的設(shè)置。 ADSP-TS201S支持對(duì)SDRAM的無(wú)縫連接。和SYSCON寄存器一樣，所有處理器的SDRAM配置寄存器（SDRCON）也必須設(shè)置成相同的值。DSP的內(nèi)部存儲(chǔ)器控制器一旦配置，DSP就可以通過(guò)外部總線訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器。