雙片ADSP-21160系統的程序加載設計

在多片系統中，如何對多片SHARC DSP進(jìn)行程序加載是一個(gè)比較實(shí)際的問(wèn)題，本文就是從硬件構架和軟件流程上對雙片ADSP-21160的SHARC系統的加載問(wèn)題進(jìn)行分析的。

1.雙片ADSP－21160系統的硬件構架

1.1雙片ADSP-21160的連接 以AD21160N為例。

兩片SHARC分別為DSP1和DSP2，相應的ID2~0管腳置為001和010。其中ID為001的是主片，ID為010的為從片。

如果系統采用非主機引導模式，每片的/HBG,/HBR分別置為無(wú)效狀態(tài)（拉高）。

如果加載采用EPROM引導，每片SHARC的/BMS做線(xiàn)或后和EPROM的/CE相連。并且每片的BR1，BR2對應相連，其余BRx置為無(wú)效（拉高）。

ACK信號決定了總線(xiàn)權的轉移，應該把ACK強制拉高。當ID = 000(單片系統)，或者ID = 001(多片系統的主片)的時(shí)候，ACK會(huì )自動(dòng)內部拉高。為了保險起見(jiàn)，可以把主片和從片的ACK都在外部強制拉高。否則，會(huì )出現總線(xiàn)權不能交給從片的現象。

地址總線(xiàn)和數據總線(xiàn)對應相連，并和EPROM的地址線(xiàn)，數據線(xiàn)相連。

當雙片系統加電后，主片ADSP-21160和從片ADSP-21160都是從EPROM中讀出256個(gè)字節的初始程序段。這256個(gè)字節的程序段包含了加載初始化信息，在此段的最后有一張跳轉表，顯示了不同ID的程序對應的不同的存儲地址。SHARC通過(guò)讀自己的系統寄存器得到自己的ID，然后取出自己所要加載的程序代碼的偏移地址。

根據SHARC的總線(xiàn)制裁機制，ID號低的SHARC有較高的優(yōu)先權，所以ID=001的主片先加載。當第一片加載完畢后，通過(guò)BR1通知第二片可以開(kāi)始加載，總線(xiàn)權轉移到ID=010的SHARC。當第二片加載完畢后，通過(guò)BR2通知系統，然后此雙片系統開(kāi)始運行程序。

1.2ADSP-21160與FLASH的連接

FLASH的CE,OE,WE分別與AD21160的BMS,RD,WR相連，其中BMS表示片選信號，WR為寫(xiě)信號，RD為讀信號。另外FLASH的地址線(xiàn)和數據線(xiàn)也分別與DSP連接好。

如果把AD21160的MS0～2與FLASH的片選線(xiàn)相連，就是把FLASH成了AD21160的外部擴展存儲區。這樣會(huì )帶來(lái)方便，首先，可以在VisualDSP++ for SHARC中直接讀FLASH里的數據，無(wú)需編程讀出；其次，可以用直接讀寫(xiě)的辦法燒寫(xiě)FLASH，還可以用軟件控制插入的等待時(shí)間。

如果僅用BMS與FLASH相連，那么就只能用DMA的方式進(jìn)行FLASH的讀寫(xiě)操作。

1.3燒寫(xiě)FLASH的方式

當使用BMS片選FLASH的時(shí)候，FLASH作為AD21160的字節存儲空間，AD21160只能通過(guò)DMA方式訪(fǎng)問(wèn)FLASH。

完成一次DMA傳送需對4個(gè)存儲器映像寄存器進(jìn)行設置。注意，寫(xiě)FLASH只能使用DMA10。
具體如下：

1．設置BSO，使BMS強制有效，并打開(kāi)DMA10的中斷使能；

USTAT1 = DM(SYSCON);
BIT SET USTAT1 BSO;
DM(SYSCON) = USTAT1;

BIT SET MODE1 IRPTEN;
BIT SET IMASK EP1I;
BIT SET IMASK EP0I;

2．注意對FLASH的寫(xiě)是字節編程，所以要把數據文件轉化為8bit的字節形式。每次DMA只能送出一個(gè)字節。

3．因為BMS片選FLASH，所以不能對FLASH的讀寫(xiě)進(jìn)行插入等待狀態(tài)的指令。變通的辦法是，DMA次數寄存器設為3或3以上的整數，即對同一個(gè)地址連續多次寫(xiě)入同一個(gè)字節，等效于插入等待狀態(tài)，拉寬寫(xiě)使能信號的寬度。

4．有關(guān)FLASH讀寫(xiě)時(shí)序，請參看所使用的FLASH的datasheet，并按照其時(shí)序和控制字要求，使用SHARC的匯編指令編寫(xiě)FLASH的燒寫(xiě)程序。該程序可以通過(guò)仿真器在SHARC芯片上運行，實(shí)現把.dat文件燒寫(xiě)到FLASH中。

2.雙片系統的LDF文件

LDF文件是對系統的存儲資源進(jìn)行說(shuō)明和定義的文件，雙片系統的LDF與單片的LDF有所不同。為了更好的進(jìn)行雙片之間的通信，其LDF文件一般定義如下：

ARCHITECTURE(ADSP-21160) 21160系統
SEARCH_DIR( $ADI_DSP211xxlib ) 庫文件路徑
$LIBRARIES = lib160.dlb;
COMMAND_LINE_OBJECTS.
$OBJECTS = $COMMAND_LINE_OBJECTS;
MEMORY //片內存儲區定義
{mem_rth { TYPE(PM RAM) START(0x00040000) END(0x000400ff) WIDTH(48) } //程序內存，中斷向量表段
mem_pmco { TYPE(PM RAM) START(0x00040100) END(0x000491ff) WIDTH(48) }//程序內存，代碼段
mem_pmda { TYPE(PM RAM) START(0x0004db00) END(0x0004efff) WIDTH(32) }//程序內存，數據段
mem_dmda { TYPE(DM RAM) START(0x00050000) END(0x00057fff) WIDTH(32) }//數據內存，數據段
mem_dmex { TYPE(DM RAM) START(0x00800000) END(0x00800fff) WIDTH(32) } //數據存儲區，片外數據段
}
//以下是對多片（ID1 和ID2）映射空間說(shuō)明

MPMEMORY

{ID1 { START(0x00100000) } //第一片映射到0x00100000
ID2 { START(0x00200000) } //第一片映射到0x00200000
}

下是對共享的外部存儲區的聲明，比如外掛的SRAM等器件的存儲空間
{OUTPUT(shared.sm)
SECTIONS
{dxe_dmex
{ INPUT_SECTIONS( shared.doj(sram_da) )
} >mem_dmex
}
}
PROCESSOR ID1//處理器 ID1 的段定義.
{ LINK_AGAINST(ID2.dxe)
OUTPUT(ID1.dxe)
SECTIONS
{ dxe_rth
{ INPUT_SECTIONS( ID1.doj(seg_rth) $LIBRARIES(seg_rth))
} >mem_rth
dxe_pmco
{ INPUT_SECTIONS( ID1.doj(seg_pmco) $LIBRARIES(seg_pmco))
} >mem_pmco
dxe_pmda
{ INPUT_SECTIONS( ID1.doj(seg_pmda) $LIBRARIES(seg_pmda))
} >mem_pmda
dxe_dmda
{ INPUT_SECTIONS( ID1.doj(seg_dmda) $LIBRARIES(seg_dmda))
} >mem_dmda
}
}

PROCESSOR ID2//處理器 ID2 的段定義
{
LINK_AGAINST(ID1.dxe)
OUTPUT(ID2.dxe)
SECTIONS
{dxe_rth
{INPUT_SECTIONS( ID2.doj(seg_rth) $LIBRARIES(seg_rth))
} >mem_rth
dxe_pmco
{ INPUT_SECTIONS( ID2.doj(seg_pmco) $LIBRARIES(seg_pmco))
} >mem_pmco
dxe_pmda
{INPUT_SECTIONS( ID2.doj(seg_pmda) $LIBRARIES(seg_pmda))
} >mem_pmda
dxe_dmda
{INPUT_SECTIONS( ID2.doj(seg_dmda) $LIBRARIES(seg_dmda))
} >mem_dmda
}
}

通過(guò)以上的定義，就實(shí)現了在一個(gè)LDF文件中聲明了兩片AD21160的存儲空間，以及多片存儲區映射（MMS），和共享片外存儲區。

3.燒寫(xiě)雙片SHARC的流程實(shí)例

新建一個(gè)工程，采用以上的LDF文件聲明。
然后編寫(xiě)兩個(gè).asm文件：ID1.asm，ID2.asm。
這兩個(gè).asm文件都有獨立的中斷向量表，可以獨立執行各自的程序。

例如，可以在ID1.asm中讓FLAG0和FLAG1輸出反相的方波，在ID2.asm中讓FLAG2和FLAG3輸出另一個(gè)頻率的反相的方波。

編譯通過(guò)后，可以找到新生成的可執行文件ID1.DXE，ID2.DXE。

在VISUAL DSP++集成環(huán)境中，選擇工程屬性（Project Option），改變如下：

1．如上圖，把Type由DSP executable file改為L(cháng)oader file；

2．如上圖，選定Multiprocessor，就可以在被激活的選擇框中選擇要使用的.DXE文件。在1處，選擇ID1.DXE；在2處，選擇ID2DXE。這意味著(zhù)將對第一片加載ID1.DXE，對第二片加載ID2.DXE。Kernel file選擇默認的160_prom.dxe，該文件是由AD提供的加載核文件。在Output file中設定輸出文件名（在這里是Two_SHARC.ldr）；選定ASCII格式，將產(chǎn)生16bit的數據文件；boot type選定eprom，這將產(chǎn)生適合從eprom中加載的數據文件。

3．一切完成后，進(jìn)行一次編譯。就可以在DEBUG文件夾里找到生成的Two_SHARC.ldr。

4．接好仿真器后，打開(kāi)FLASH燒寫(xiě)程序，把要燒結的文件名添加到程序中。運行FLASH燒結程序，就把兩片加載程序燒到FLASH里了。

5．關(guān)閉VisualDSP，拔掉仿真器，重新啟動(dòng)目標板，按下RESET，通過(guò)示波器觀(guān)測第一片DSP的FLAG0和FLAG1，和第二片DSP的FLAG2和FLAG3，檢查是否有對應的反相方波輸出。如果有，說(shuō)明雙片AD21160加載成功。

4.結 束 語(yǔ)

美國AD公司的SHARC系列DSP的多片級連能力是其特點(diǎn)之一，從本文介紹的兩片系統加載方案可以推知多片SHARC系列DSP芯片系統的加載也是類(lèi)似的。多片系統同樣也要注意系統的硬件架構，包含多片DSP芯片之間的連接方式，總線(xiàn)仲裁機制，以及與FLASH MEMORY之間的連接。軟件上對.LDF的設置是關(guān)鍵，它決定了多片DSP之間的相互訪(fǎng)問(wèn)的存儲分區。多片SHARC系統會(huì )大大發(fā)揮該系列芯片強大的浮點(diǎn)處理能力，在通信，雷達等方面有重大應用。

作者聯(lián)系：hanwei2004@sohu.com