多核DSP Boot load代码加载方法研究 - 单片机/处理器 - 电子工

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<strong>引言</strong>

无线通信产业不断推进创新，像WCDMA、WiMAX、MIMO和4G都需要增强的性能．性能增强，提供更大通信带宽的同时意味着越来越大的数据流量．多内核DSP强大的处理能力，兼具FPGA的扩展特性和阵列优点以及DSP的相似性和效率。提供了一种高效、易于开发的解决方案，倍受设备商的青睐．而无线协议标准从2G的GSM到3G的WCDMA，冉到4G的LTE，其协议标准的不断更新，以及运营商、设备商对低硬件成本的要求，需要实现一种平滑的协议标准软升级方案，即不改变硬件平台就可实现协议标准的升级．TI公司推出的3内核DSP芯片TCl6488以其强大的数据处理能力，同时支持多种代码加载方式，在满足数据处理要求的同时，支持网络式代码加载，正迎合了这种软升级需求。

<strong>1 协议介绍</strong>

TI公司推出的DSP芯片TCl648718 (Faraday)具有3个内核，每个内核工作频率均为1GHz．其支持的boot load模式有12C EEPROM、EMAC(以太网口)、SRIO(Serial Rapid IO．即串行快速10)i种模式[3]．其中EMAC支持IOM/IOOM/I 000M bit/s传输速率，SRIO支持1．25G/2．5G/3．125G bit/s传输速率．以太网口EMAC支持IPV4，因此可以实现远程、快速的加载代码．SRIO支持内存代码的直接读写，外部主机可以将DSP内存视为本地内存进行直接的读写．SRIO boot load模式时，外部主机直接写DSP本地内存．其3．125G biffs的线上速率，可以达到2．5G bit/s的传输带宽，效率高达80％，加载代码速度极快．采用EMAC和SRIO相结合的方式可以实现一点到多点的快速代码加载。

1．1 EMAC boot load传输协议

以太网口EMAC支持的拓扑结构有星型、总线型、树型、混合型．其boot load帧格式分为以下几个部分分别讨论：DIX Ethernet、IPV4、Boot Table Frame Header、Boot Table Frame Payload。如表1所示。

(1)DIX Ethenet：14 bytes

该部分占用14 bytes，分别为6 byte8的DMAC。目的MAC地址、6 bytes的SMAC．源MAC地址和2 bytes的类型参数Type．该部分固定为Ox0080．目的MAC地址(DMAC)为DSP芯片自身的MAC地址．源MAC地址(SMAC)为主机MAC地址。

(2)IPV4

支持的IP协议类型为IPV4，可选长度为20 bytes或84bytes．本文中采用20 bytes。

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2010-3-30 13:34:50 上传
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1．2 SRIO协议

TCl6488支持的SRIO协议1．2版本link rate速率为1x， 2x，4x。即1．25G，2．5G，3．125G bit/s．支持的拓扑结构有星型、环型等。

SRIO协议规定有两种传输方式：Direct IO与Message方式．当DSP处于SRIO boot load模式时，利用外部引脚进行配置其NODE ID，根据配置的不同，采用Direct IO方式对不同NODE ID的DSP内存直接进行读写，将代码直接写入到DSP内存．类似于外部主设备将DSP内存视为自身内存进行写操作，以此完成boot load．当代码加载完毕时发送Doorbell中断到不同NODE ID的DSP主核(即核0)．DSP立即从boot模式跳转到正常模式。执行加载的代码。

<strong>2 现有方案分析</strong>

代码加载主要依靠DSP芯片的各个接口实现．TI公司C64x系列主要接口有12C、HPI、EMIF等接口，C64x+系列主要接口有12C、EMAC、SRIO等。

I2C传输速率为lOkbps到400kbps，外接EEPROM，常用于固化代码的boot load，不利于升级．

HPI接口有效带宽往往最多只能达到20～30Mbps．操作较复杂，且不易组网．在多核DSP系列里已经去掉HPI接口．

EMAC接口支持10M/100M/1000Mbps三种速率，支持总线形、星形拓扑组网结构．

SRIO接口支持1．25G12．5G/3．125G bps三种速率，支持星形、环形、U形菊花链等拓扑结构．

利用EMAC与SRIO结合的方式可以实现基于IP、可远程控制的局部传输网络，组网灵活可控．

<strong>3 原理框图</strong>

利用DSP EMAC接口支持IPV4的网络特性，以及SRIO接口使DSP间可以形成的U形菊花链或星形拓扑结构，可以灵活组网。原理框图如图I所示。其中基带处理板与主控板之间由背板连接，主控板通过网线与交换机或路由器连接。主控板与基带板之间组建局域网，由主控板分配IP。远程PC可以通过主控板IP访问到任何一块基带板的CPU。对CPU进行操作，可以对任意一块基带板上的DSP进行代码加载。


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图1系统原理框图

<strong>4 加载流程</strong>

流程图如图2所示。CPU加载DSPl的详细过程说明如下：基带板上电后主控板为背板上各槽位上的基带板的CPU分配IP地址．CPU通过EPLD加载自身程序，与主控板通过SGMII接口获取自身IP地址。远程PC机telnet登录到CPU，下发命令加载CPU底层驱动程序；CPU底层驱动加载成功后，远程Pc下发加载DSP程序命令．以加载DSP1为例，详细说明加载DSP1的过程．CPU加载DSP1时首先给该DSP1复位获取DSP1的MAC地址，成功获取到DSP1的MAC地址后，利用ftp协议从远程PC上获取DSP1的代码，将DSP1的代码存到CPU的内存．此时DSP1一直处于boot load的EMAC加载模式．CPU将DSP1的代码根据EMAC加载协议往DSP1发送代码．当发送完毕代码后，向DSP1发送一包长度为0的加载代码，作为结束包．DSP1根据EMAC加载协议，当收到该包后则从加载模式跳转为正常模式，PC指针从OxOOS00000开始运行．因此对于DSP而言，Ox00800000地址开始的一段空间，必须存放中断向量表．

否则程序将不会正确运行．此时DSP的3个内核同时从Ox00800000开始运行。

加载DSP2至加载DSPn时，首先由CPU根据ftp协议从PC端获取DSPk(k=2⋯3．n)的代码．根据EMAC发送协议，将DSPk代码发送到DSP1．DSP1收到DSPk的代码后，根据SRIO加载协议加载DSPk的代码．DSPk代码加载完毕后，DSP1向DSPk发送一个SRIO中断。标志加载结束．DSPk响应该SRIO中断。从SRIO加载模式跳转到正常模式，开始从Ox00800000地址开始运行．整个加载过程结束。


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图2代码加载流程

<strong>5 结束语</strong>

通过方案的比较，选择了易于组网，且可控、方便，利于软升级的方案．很方便的设计了TI TCI6488 3内核DSP的bootload程序．完成了DSP系统自举加载．按照该设计思路编制的boot load程序已在WCDMA基站的基带处理板中得到应用，DSP系统能很好的复位及快速、方便的自举加载，更换版本容易，系统运行稳定可靠。

本文作者创新点：作者利用DSP的以太网接口及SRIO串行快速输入输出接口组网进行DSP的自举加载。并设计了加载软件。流程清晰。该方法快速，方便，易于扩展及升级．可作为其他DSP及嵌入式应用的自举加载参考。


作者：刘玉刚，雷勇  来源：《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2009年第8-2期