一種基于OMAPL138的雙核通信設(shè)計(jì)

王燕，張福洪

（杭州電子科技大學(xué) 通信工程學(xué)院，杭州310018）

王燕（碩士研究生），主要研究方向?yàn)闊o線通信；張福洪（教授），主要研究方向?yàn)闊o線通信、移動(dòng)通信。

引 言

本設(shè)計(jì)主要介紹一種基于OMAPL138雙核通信的握手機(jī)制。在ARM 端運(yùn)行Linux系統(tǒng)，主要處理人機(jī)交互任務(wù)；而在DSP端運(yùn)行SYSBIOS，進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。

1 OMAPL138雙核處理器

OMAPL138 是 一 款 集 成 了 ARM926EJ－S 和TMS320C6748DSP的雙核處理器。ARM926EJ－S內(nèi)核采用流水線結(jié)構(gòu)，因此，處理器和存儲(chǔ)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(gè)2級(jí)基于高速緩存的架構(gòu)［1］。此 外，OMAPL138 還 包 括 了 一 系 列 的 外 設(shè)，ARM 和DSP可以獨(dú)自操作這些外設(shè)。OMAPL138平臺(tái)的雙核通信基礎(chǔ)是中斷和內(nèi)存共享。

OMAPL138 雙核處理器的內(nèi)部系統(tǒng)框圖如圖1所示。

以O(shè)MAPL138為硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)雙核通信，具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

①開放性好。OMAPL138 平臺(tái)是一種開放式體系結(jié)構(gòu)，具有標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)接口允許軟件很容易地在不同平臺(tái)間移植，設(shè)計(jì)代碼可重復(fù)使用。

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

③功耗低。OMAPL138 將ARM 核和DSP 核集成在一個(gè)芯片中，大大降低了額外功耗，且各部分的時(shí)鐘管理相互獨(dú)立，可有效控制功耗［3］。

④系統(tǒng)啟動(dòng)后兩核單獨(dú)運(yùn)行。

2 Linux開發(fā)環(huán)境建立

2.1 主機(jī)開發(fā)環(huán)境的建立

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

本設(shè)計(jì)PC 機(jī)采用Windows7＋VMware 虛擬機(jī)＋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(gè)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1 OMAPL138雙核處理器的內(nèi)部系統(tǒng)框圖

圖2 交叉開發(fā)模式

圖2中，TARGET 是目標(biāo)板，HOST 是開發(fā)主機(jī)。在開發(fā)主機(jī)上，可以安裝開發(fā)工具，編輯、編譯目標(biāo)板的Linux引導(dǎo)程序、內(nèi)核和文件系統(tǒng)，然后在目標(biāo)板上運(yùn)行。這種在主機(jī)環(huán)境下開發(fā)，在目標(biāo)板上運(yùn)行的開發(fā)模式叫做交叉開發(fā)［4］。

構(gòu)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(shè)計(jì)

系統(tǒng)需要預(yù)留內(nèi)存用于雙核通信，這是非常關(guān)鍵的一點(diǎn)。由于SEED－DIM138的DDR 只有64 MB，因此在本設(shè)計(jì)中Linux內(nèi)核只管理從0xC000 0000開始的32 MB的內(nèi)存，剩下的從0x C200 0000～0x C3FF FFFF 的32 MB的內(nèi)存留給SYSLINK 用于雙核通信。

3.1 開發(fā)工具

本設(shè)計(jì)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(wù)操作系統(tǒng)（SYSBIOS），第三方算法庫標(biāo)準(zhǔn)（eXpress DSP Component，XDC）。ARM 端開發(fā)工具包括：Linux、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(shí)間，還安裝了多核軟件開發(fā)組件——MCSDK，有助于在統(tǒng)一平臺(tái)上使用SYSBIOS或Linux。

3.2 開發(fā)板啟動(dòng)

Windows工作臺(tái)通過串口和JTAG、網(wǎng)口與SEEDDIM138開發(fā)平臺(tái)連接。配置PC機(jī)端的超級(jí)終端，設(shè)置串口參數(shù)：波特率為115 200，數(shù)據(jù)位為8，奇偶校驗(yàn)無，停止位為1，數(shù)據(jù)流控制無。打開Windows PC機(jī)串口控制臺(tái)，連接串口。開發(fā)板撥碼開關(guān)撥到100 011，上電后，將編譯好的內(nèi)核和文件系統(tǒng)下載到開發(fā)板，并設(shè)置內(nèi)核啟動(dòng)參數(shù)如下：

然后保存，復(fù)位開發(fā)板從NAND FLASH 啟動(dòng)，并加載jffs2文件系統(tǒng)。

開發(fā)板啟動(dòng)完成后，使用tftp服務(wù)將在ubuntu下編譯好的SYSLINK 驅(qū)動(dòng)下載到開發(fā)板上，使用如下命令手動(dòng)加載驅(qū)動(dòng)：

本設(shè)計(jì)中用一個(gè)簡單的LED例程設(shè)計(jì)雙核通信。在例程中對(duì)外部內(nèi)存的分配如表1所列，這部分內(nèi)容在cfg和bld文件中進(jìn)行配置。

表1 外部內(nèi)存分配

3.3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)基本代碼流程如圖3 所示。軟件設(shè)計(jì)中，DSP核的處理器ID 為0，ARM 核的處理器ID 為1，DSP端調(diào)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(chǔ)。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(shè)計(jì)要完成的操作是，在程序中通過對(duì)LED 對(duì)應(yīng)的GPIO 相關(guān)寄存器配置使2個(gè)LED 連續(xù)閃爍2次，再分別依次點(diǎn)亮2個(gè)LED，最后依次熄滅2個(gè)LED。設(shè)計(jì)中要用到的API如表2所列。

圖3 軟件設(shè)計(jì)基本代碼流程

表2 API分配表

在OMAPL138 的ARM Linux 操 作 系 統(tǒng) 中，SYSLINK 提供了一個(gè)“slaveloader”組件來加載、啟動(dòng)、停止DSP處理器，設(shè)計(jì)了對(duì)DSP 核的管理，同時(shí)也是使用“slaveloader”組件來運(yùn)行SYSLINK 示例程序。

將編譯好的應(yīng)用程序下載到開發(fā)板，運(yùn)行后編寫run.sh腳本，即實(shí)現(xiàn)了雙核通信的過程。腳本的內(nèi)容為：set－x?

基本流程是：ARM 端啟動(dòng)DSP并加載.xe674格式的SYS／BIOS 文件→啟動(dòng)ARM 端應(yīng)用程序→關(guān)閉DSP核。

結(jié) 語

本設(shè)計(jì)完成了一個(gè)簡單的雙核通信過程，為復(fù)雜的雙核通信，如A／D 數(shù)據(jù)采集和FFT 運(yùn)算奠定了開發(fā)基礎(chǔ)，在工程上具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

［1］劉紀(jì)紅，葉檸，尚奎.DSP＋ARM 雙核處理器OMAPL138開發(fā)入門［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2013.

［2］林淦，劉建群，許東偉.OMAPL138的雙核通信設(shè)計(jì)［J］.機(jī)床與液壓，2014（22）：146－149.

［3］曾曉曉.基于OMAP－L138 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)［D］.西安：西安電子科技大學(xué)，2013.

［4］祝夏雨，熊九龍，王志虎，等.達(dá)芬奇平臺(tái)的嵌入式Linux圖像采集與顯示［J］.單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2014（1）：34－36.