一種基于OMAPL138的雙核通信設計

摘要：以合眾達公司的SEED—DIM138開發(fā)板作為硬件開發(fā)平臺，利用SYSLINK驅動設計了一種可用于DSP和ARM之間通信的握手機制。ARM端運行Linux操作系統(tǒng)，進行人機交互;DSP端運行SYSBIOS操作系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)存儲和買時運算。兩者使用SYSLINK進行多核通信，通過調用SYSLINK的API完成ARM和DSP之間的通信。

關鍵詞：OMAPL138;SYSLINK;SYSBIOS;雙核通信

引言

本設計主要介紹一種基于OMAPL138雙核通信的握手機制。在ARM端運行Linux系統(tǒng)，主要處理人機交互任務;而在DSP端運行SYSBIOS，進行實時處理。

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內核采用流水線結構，因此，處理器和存儲器系統(tǒng)的所有部件都可以連續(xù)的工作，DSP核采用了一個2級基于高速緩存的架構。此外，OMAPL138還包括了一系列的外設，ARM和DSP可以獨自操作這些外設。OMAPL138平臺的雙核通信基礎是中斷和內存共享。

OMAPL138雙核處理器的內部系統(tǒng)框圖如圖1所示。

以OMAPL138為硬件平臺設計雙核通信，具有以下幾個優(yōu)勢：

①開放性好。OMAPL138平臺是一種開放式體系結構，具有標準化的接口，可使用第三方開發(fā)的新功能與新程序;并且，其標準接口允許軟件很容易地在不同平臺間移植，設計代碼可重復使用。

②可編程性好。OMAPL138的兩個微處理器核均可編程，只需改寫程序就能完全改變OMAPL138平臺的功能。

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

④系統(tǒng)啟動后兩核單獨運行。

2 Linux開發(fā)環(huán)境建立

2.1 主機開發(fā)環(huán)境的建立

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

本設計PC機采用Windows7+VMware虛擬機+Linux的開發(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

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

圖2中，TARGET是目標板，HOST是開發(fā)主機。在開發(fā)主機上，可以安裝開發(fā)工具，編輯、編譯目標板的Linux引導程序、內核和文件系統(tǒng)，然后在目標板上運行。這種在主機環(huán)境下開發(fā)，在目標板上運行的開發(fā)模式叫做交叉開發(fā)。

構建交叉開發(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 雙核通信設計

系統(tǒng)需要預留內存用于雙核通信，這是非常關鍵的一點。由于SEED—DIM138的DDR只有64 MB，因此在本設計中Linux內核只管理從0x C000 0000開始的32 MB的內存，剩下的從0x C200 0000～0x C3FF FFFF的32 MB的內存留給SYSLINK用于雙核通信。

3.1 開發(fā)工具

本設計用到的DSP端開發(fā)工具包括：集成開發(fā)環(huán)境(CCS)，多線程、多任務操作系統(tǒng)(SYSBIOS)，第三方算法庫標準(eXpress DSP Component，XDC)。ARM端開發(fā)工具包括：Li nux、交叉編譯工具。除此之外，還要用到的軟件開發(fā)工具是SYSLINK和IPC。

為了縮短開發(fā)時間，還安裝了多核軟件開發(fā)組件——MCSDK，有助于在統(tǒng)一平臺上使用SYSBIOS或Linux。

3.2 開發(fā)板啟動

Windows工作臺通過串口和JTAG、網(wǎng)口與SEED—DIM138開發(fā)平臺連接。配置PC機端的超級終端，設置串口參數(shù)：波特率為115 200，數(shù)據(jù)位為8，奇偶校驗無，停止位為1，數(shù)據(jù)流控制無。打開Windows PC機串口控制臺，連接串口。開發(fā)板撥碼開關撥到100 011，上電后，將編譯好的內核和文件系統(tǒng)下載到開發(fā)板，并設置內核啟動參數(shù)如下：

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

然后保存，復位開發(fā)板從NAND FLASH啟動，并加載iffs2文件系統(tǒng)。

開發(fā)板啟動完成后，使用tftp服務將在ubuntu下編譯好的SYSLINK驅動下載到開發(fā)板上，使用如下命令手動加載驅動：

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

本設計中用一個簡單的LED例程設計雙核通信。在例程中對外部內存的分配如表1所列，這部分內容在cfg和bld文件中進行配置。

3.3 軟件設計

軟件設計基本代碼流程如圖3所示。軟件設計中，DSP核的處理器ID為0，ARM核的處理器ID為1，DSP端調用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。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。本設計要完成的操作是，在程序中通過對LED對應的GPIO相關寄存器配置使2個LED連續(xù)閃爍2次，再分別依次點亮2個LED，最后依次熄滅2個LED。設計中要用到的API如表2所列。

在OMAPL138的ARM Linux操作系統(tǒng)中，SYSLINK提供了一個“slaveloader”組件來加載、啟動、停止DSP處理器，設計了對DSP核的管理，同時也是使用“slaveloade”組件來運行SYSLINK示例程序。

將編譯好的應用程序下載到開發(fā)板，運行后編寫run.sh腳本，即實現(xiàn)了雙核通信的過程。腳本的內容為：set—x

./slaveloader startup DSP server_dsp.xe674

./app_host DSP

./slaveloader shutdown DSP

基本流程是：ARM端啟動DSP并加載.xe674格式的SYS/BIOS文件→啟動ARM端應用程序→關閉DSP核。

結語

本設計完成了一個簡單的雙核通信過程，為復雜的雙核通信，如A/D數(shù)據(jù)采集和FFT運算奠定了開發(fā)基礎，在工程上具有一定的應用價值。