基于A(yíng)DSP-21262的DSP的監控設計

1 引言
隨著(zhù)數字信號處理理論的日趨完善和超大規模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，在各種實(shí)時(shí)處理應用需求的推動(dòng)下，數字信號處理器(DSP)也得到了越來(lái)越廣泛的應用。

DSP的監控是DSP開(kāi)發(fā)和應用中十分重要的環(huán)節。目前在DSP的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，最常用的方式是通過(guò)購買(mǎi)處理器的JTAG仿真器和開(kāi)發(fā)軟件包實(shí)現對DSP的調試和監控。JTAG調試工具的功能十分強大，對于不熟悉DSP內部結構和細節的開(kāi)發(fā)者而言是一種非常不錯的選擇。但是此種方法也有其缺陷：首先，開(kāi)發(fā)成本比較昂貴，一般購買(mǎi)正版仿真器和軟件包的價(jià)格都在數千美元至數萬(wàn)美元不等；其次，通用性不強。不但不同公司的處理器需要使用不同的仿真器，同一公司的不同系列DSP之間也沒(méi)有兼容性。

基于以上原因，筆者結合ADSP-21262的開(kāi)發(fā)研究了其他的監控實(shí)現方式。

2 單DSP系統監控設計

2.1 ADSP-21262簡(jiǎn)介

ADSP-21262是ADI公司推出的一款高性能浮點(diǎn)數字信號處理器，特性如下：

200 MHz工作主頻。1 200 MFLOPS；
超級哈佛結構，內部三條獨立總線(xiàn)，三級流水線(xiàn)結構；
2 Mbit雙口SRAM，4 Mbit雙口ROM；
雙內核結構，支持SISD和SIMD工作模式；
22條獨立的DMA通道；
豐富的外圍設備接口。

2.2 單DSP系統監控硬件設計

單ADSP-21262型DSP系統的監控部分硬件電路如圖1所示。

ADSP-21262支持多種上電引導方式，如外部EPROM引導、SPI主模式引導、SPI從模式引導。這里選取SPI主模式作為其引導方式。AT25F1024為串行SPI Flash存儲器，用于存儲ADSP-21262需要引導的程序。如果這里存儲的是監控程序，則DSP完成上電引導后便可進(jìn)入監控狀態(tài)。并能執行相應的監控功能操作。

這里用異步串口(UART)作為監控系統與用戶(hù)PC機的通訊接口，完成底層監控程序和PC端監控服務(wù)軟件之間的通訊。MAX232為電平轉換器件，將DSP端的CMOS電平轉化為PC端的RS232電平。大多數DSP均不提供自帶的UART接口，但是由于UART接口為大多數工程人員所熟悉。并且連線(xiàn)簡(jiǎn)單，很容易通過(guò)兩根通用I／O口來(lái)分別模擬其Tx、Rx信號，故這里采用此方案。

當然也可以用USB控制器或網(wǎng)口控制器實(shí)現USB接口方式或網(wǎng)絡(luò )接口方式的監控。無(wú)論是PC機層的監控服務(wù)軟件設計，還是底層的監控功能程序設計，在原理上基本一致，不同的只是上層PC機的監控服務(wù)軟件和底層DSP的監控功能程序之間的通訊所采用的接口方式。這里以UART接口的監控系統為例進(jìn)行詳細介紹。

2.3 監控軟件設計

監控的主要功能是方便DSP的調試，故其應該為用戶(hù)提供的功能主要包括：

處理器的復位和初始化；
程序的裝載和運行；
查看DSP內部數據區和程序區；
寫(xiě)DSP內部數據區和程序區；
查看相關(guān)的系統寄存器；
程序代碼的反匯編顯示。

監控軟件的設計由上層PC機監控服務(wù)軟件和底層DSP監控功能程序兩部分組成，它的層次結構如圖2所示。

2.3.1 PC機軟件設計

PC機軟件是用戶(hù)實(shí)現DSP監控操作的平臺，由C++Builder 5.0開(kāi)發(fā)完成。主要由監控軟件界面、各個(gè)監控功能模塊和UART驅動(dòng)函數模塊組成。

監控軟件界面是監控系統和用戶(hù)進(jìn)行信息交互的平臺，它整合了各個(gè)監控功能模塊，用戶(hù)通過(guò)它完成各個(gè)功能模塊的調用、參數的傳遞、結果的顯示等。

PC監控功能模塊完成對底層DSP監控功能程序的調用，從而實(shí)現用戶(hù)所需的相應監控功能。

UART驅動(dòng)函數模塊的作用是實(shí)現上層PC機的監控服務(wù)軟件和底層DSP的監控功能程序之間的UART接口通訊。

2.3.2 底層軟件設計

底層DSP監控功能程序是整個(gè)監控功能實(shí)現的核心，由匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)完成。它由底層監控功能模塊和UART協(xié)議收發(fā)驅動(dòng)函數模塊組成。

底層監控功能模塊可以供PC端監控功能模塊進(jìn)行調用，它直接負責完成對DSP的相應管理和操作，如：程序的裝載和運行、DSP內部指定地址存儲區的讀寫(xiě)、寄存器的讀寫(xiě)等。

由于A(yíng)DSP-21262不帶UART接口，于是需要UART協(xié)議收發(fā)驅動(dòng)函數用兩個(gè)通用I／O引腳模擬UART的工作時(shí)序，以實(shí)現DSP與PC間的通訊。