DSP ARM雙核系統的通信接口設計

DSP/ARM雙核系統的通信接口設計

嵌入式系統的核心是嵌入式微處理器和嵌入式操作系統。早期的嵌入式系統硬件核心是各種類(lèi)型的8位和16位單片機;而近年來(lái)32位處理器以其高性能、低價(jià)格,得到了廣泛的應用。近年來(lái),又出現了另一類(lèi)數據密集處理型芯片DSP。DSP由于其特殊的結構、專(zhuān)門(mén)的硬件乘法器和特殊的指令,使其能快速地實(shí)現各種數字信號處理及滿(mǎn)足各種高實(shí)時(shí)性要求。隨著(zhù)現代嵌入式系統的復雜度越來(lái)越高,操作系統已成為嵌入式系統不可缺少的部分。免費的嵌入式操作系統,如 Linux等,隨著(zhù)自身不斷的改善,得到了飛速的發(fā)展。Linux是一個(gè)免費的、強大的、可信賴(lài)的、具有可伸縮性與擴充性的操作系統。Linux實(shí)現了許多現代化操作系統的理論,并且支持完整的硬件驅動(dòng)程序、網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議與多處理器的架構,其源碼的公開(kāi)更有利于操作系統嵌入式應用。

　　基于上述分析,筆者開(kāi)發(fā)了基于ARM和DSP芯片的雙核嵌入式系統。系統充分利用了ARM和DSP的各自特點(diǎn),既可以使用ARM和DSP芯片進(jìn)行協(xié)同開(kāi)發(fā),也可以利用ARM或DSP進(jìn)行獨立開(kāi)發(fā)。操作系統選用了Linux,以利于充分發(fā)揮系統的效能。

1 系統的總體設計

　　由于A(yíng)RM芯片的控制性能較強,在嵌入式系統中ARM主要用于控制和少量的數據處理。這樣,一方面要求CPU要低功耗和有足夠的時(shí)鐘頻率來(lái)運行操作系統,以滿(mǎn)足便攜式的要求;另一方面也要求其有足夠種類(lèi)的接口,以利于性能的擴展?；谝陨峡紤],在開(kāi)發(fā)平臺中選用HY7202作為CPU。

　　DSP作為數據運算部分,可以充分發(fā)揮其對數字信號處理的獨特優(yōu)勢。TI公司的C54xx系列16位定點(diǎn)DSP以其高性?xún)r(jià)比普遍應用于各類(lèi)通信、便攜式應用當中?？紤]到對數字視頻和數字圖像等大數據吞吐量應用場(chǎng)合的處理要求,選用TI公司的TMS320C5416芯片。其時(shí)鐘頻率最高可達到 206 MHz,系統總體框圖如圖1所示。

系統軟件平臺結構如圖2所示,軟件平臺分ARM部分和DSP部分,以及ARM和DSP的接口軟件設計部分。ARM部分以Hynix公司PATCH的ARM Linux Version 2.4.18為操作系統,并在此基礎之上移植Linux標準庫GLIBC、LIBJPG、LIBPNG、IMLIB、LIBWWW、LIBFLASH及漢字庫。圖形界面以Microwindows 0.9及其控件庫FLNX提供嵌入式圖形界面平臺。系統平臺具有強大的網(wǎng)絡(luò )通信功能,通過(guò)平臺WEBSERVER、FTP、TELNET、INETD等網(wǎng)絡(luò )工具和應用程序能方便地開(kāi)發(fā)基于Internet的網(wǎng)絡(luò )終端、遠程控制、遠程數據采集、遠程數據處理產(chǎn)品。在應用程序層上,系統平臺集成窗口管理程序, 全中文化網(wǎng)絡(luò )瀏覽器(支持HTML、XML),Flash播放器(支持Flash4、Flash5、Flash6),文本編輯器,游戲等用于PDA開(kāi)發(fā), 機頂盒上網(wǎng)解決方案,以及可用于嵌入式數據采集、處理的虛擬示波器等。

DSP部分通過(guò)提供完整的HPI驅動(dòng)程序(DSP部分)及通信協(xié)議,通過(guò)增加相應數據處理程控制算法程序,利用HPI并行接口與主機ARM通信進(jìn)行數據交換,可用于各種實(shí)時(shí)處理,控制領(lǐng)域。

　　此外,DSP和ARM可以各自作為獨立的系統使用,它們均有完整的子系統軟件。子系統之間聯(lián)系的核心是DSP器件本身帶有的HPI接口。