多TigerSHARC ADSP

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摘　要：介绍了一种利用单片EPROM进行多片TigerSHARC ADSPTS101S系统程序引导方式的设计和实现。
    关键词：TigerSHARC；ADSPTS101S；链路口；程序引导

    有的系统构成灵活、可编程、运算速度快、数据处理和通信能力强以及适用面广的特点，使其广泛应用在通信、航空航天、医疗仪器、工业控制等领域中。美国ADI公司在推出以SHARC系列为代表的高性能浮点DSP处理芯片后，再推出了更高浮点处理能力的TigerSHARC系列的DSP处理芯片，以满足巨大数据量运算和数据通信中对DSP的要求.ADSP-TS101S是TigerSHARC系列DSP中的一款，具有工作频率高、强大的浮点运算能力、高速度数据吞吐以及大容量的片内存储器的特点，非常适合在雷达、声纳、软件无线电等领域全数字化处理中进行巨大的运算量和数据通信。
　　DSP芯片的程序引导是DSP系统的重要环节，如果程序不能正常引导、加载，那么整个DSP系统将不能正常工作。本文在这里详细介绍一种利用单片EPROM进行多片TigerSHARCADSPTS101S系统程序引导的设计和实现。
1 ADSP-TS101S引导
    ADSP-TS101S复位后，可以通过4种方式进行程序引导来启动DSP：EPROM引导、外部ADSP-TS101S或主机引导、链路口引导、不进行程序引导而直接从外部存储器运行程序。
　　默认为EPROM引导模式，根据外部管脚BMS的状态来决定是否从EPROM进行引导。EPROM引导复位后，DMA通道0从外部8 bEPROM的0地址开始拷贝256 B的引导码，之后进行相应的程序引导。
    在其他引导方式下ADSP-TS101S不执行引导程序，而是被动等待诸如DMA请求，链路输入，其他主处理器或主机传送或中断事件。复位后，4个接收链路DMA通道均被初始化，可以传送256 B到内部存储区0～255，并在结束后产生中断（与外部断口DMA相同）。相应的DMA中断指向地址0。总线上任何主DSP或主机都可以对内部存储器和寄存器进行不同的写操作来引导TS101S。复位后TS101S的SYSCON寄存器初始化为32 b总线。若系统使用64 b总线，则应首先初始化SYSCON寄存器。主DSP或主机可以将引导程序直接写入存储器。完成这一过程后，程序初始地址被写入VIRPT中断向量寄存器。主DSP或主机可使用的另一技术是向AutoDMA写操作。默认情况下，所有的AutoDMA通道初始化，可以以正常字方式传送256 B到内存地址0～255，并在结束后引发中断。主DSP或主机也可以初始化DMA通道，将大小不限的程序块读入存储器。他可通过写入SYSCON或SDRCON（若需要），然后写TCB，最后写中断向量表条目来完成。
2 多ADSP-TS101S系统的程序引导的硬件设计
    由于ADSP-TS101S有4种程序引导方式，在用多片ADSP-TS101S构成多处理器系统时，每片ADSP-TS101S的程序引导也就有多种引导方式。
　　如果每片ADSP-TS101S都采用EPROM方式引导的话，那么如果只采用1片EPROM引导的话，就需要外加1个总线仲裁的器件，这增加了系统的复杂度；但如果给每片ADSP-TS101S都配置1片EPROM，那显然也不太合适，因为那样的话会使系统的电路板上的器件显的比较冗余，而且也不经济。
    既然每片均采用EPROM进行程序引导不合适的话，而每片ADSP-TS101S又有多种程序引导方式，那么就可以采用EPROM引导方式和其他引导方式配合使用来实现多ADSP-TS101S的程序引导。采用EPROM引导方式与其他ADSP-TS101S引导或主机（HOST）引导方式相结合的话，这种方法缺乏通用性，因为如果在该系统之外并没有其他的ADSPTS101S，也没有主机（HOST）的话，那么这种方法显然就不能使用的。
　　比较之下，采用EPROM引导方式和链路口引导方式相结合使最合适的方法。因为采用这种方法只需要一片较大容量的EPROM，并且不需要外界帮助和增加器件就可以进行多ADSP-TS101S系统的程序引导，而且多ADSP-TS101S之间通过链路口相连，系统的连接比较简单。
　　采用EPROM引导和链路口引导方式相结合的方法进行多ADSP-TS101S的程序引导的硬件上的设计非常简便，第1片（与EPROM相连）ADSP-TS101S按照正常的EPROM引导方式与EPROM相连，另外第1片ADSP-TS101S还将一个链路口与第2片ADSP-TS101S的某个链路口相连，第1片ADSP-TS101S的一个FLAG引脚连接到第2片ADSP-TS101S的IRQ引脚，同样，第2片ADSP-TS101S也将一个链路口与第3片ADSP-TS101S的某个链路口相连，并将一个FLAG引脚与第3片ADSP-TS101S的IRQ引脚相连，以此类推来连接第4片、第5片ADSP-TS101S。由于ADSP-TS101S的4个链路口，每个都可以进行链路口引导，所以具体采用哪些链路口相连，可以根据实际系统需要来灵活设计。图1是多ADSRTS101S系统的硬件原理图。



　　
     
采用EPROM程序引导方式和链路口程序引导方式相结合进行多ADSP-TS101S程序引导的过程如下：首先，让第1片（与EPROM相连的）ADSP-TS101S通过EPROM程序引导方式进行程序引导；在第1片ADSP-TS101S程序引导完毕后，第1片ADSP-TS101S再从EPROM中读出第2片ADSP-TS101S的程序，然后再通过链路口，采用链路口程序引导方式引导第2片ADSP-TS101S；第等待第2片ADSP-TS101S引导完毕后，第1片ADSP-TS101S从EPROM中读取第3片ADSP-TS101S的程序，并且将第3片ADSP-TS101S的程序通过链路口DMA方式发送到第2片ADSP-TS101S中，第2片ADSP-TS101S在接收到第3片ADSP-TS101S的程序后，同样采用链路口程序引导方式，引导第3片ADSP-TS101S；以此类推，就可以将所有的ADSP-TS101S引导。如图2所示。




　　
采用这种结构的多ADSP-TS101S系统，要求将每片ADSP-TS101S的程序分开放置在EPROM的不同地址段中。第1片AADSP-TS101S的程序存放在EPROM中从地址0开始的第一段地址中，第2片ADSP-TS101S存放在接着第一段的地址后面的第二段地址空间中，第3片ADSP-TS101S的程序存放在第三段中。
    以此类推，不同的ADSP-TS101S的程序存放在相应地址中。但要求第1片ADSP-TS101S的程序必须从EPROM的地址0开始存放，剩下的每片ADSP-TS101S的程序存放的段的起始地址必须是16的倍数。这是因为ADSP-TS101S链路口每次传输必须是传输4 B（每个字为32 b），而EPROM是8 b的，所以每次将读取128 b的程序代码，也就是EPROM中16个地址的数据。
3　多ADSP-TS101S系统的程序引导软件设计
    由于采用EPROM和链路口引导相结合的方法进行多ADSP-TS101S的程序引导，所以除了最后一片ADSP-TS101S外，均要在每片ADSPTS101S程序的最开始添加链路口引导程序。
    由于在生成ADSP-TS101S加载文件时，ADSP-TS101S的开发软件Visual DSP++会根据不同的引导类型，在用户的程序前添加相应的程序引导码，引导码中有ADSP-TS101S初始化的程序、用户程序长度等信息，只有在ADSPTS101S运行了相应的引导码后才能继续引导用户程序，不论是EPROM引导码还是链路口引导码均为256 B（每个字为32 b）。
    下面以一个由3片ADSP-TS101S构成的多ADSP-TS101S系统，来说明多ADSP-TS101S系统的软件设计。
    对于第1片ADSP-TS101S来说，他是通过EPROM进行程序引导的，所以只要按照EPROM程序引导的方式进行程序引导即可，但由于第1片ADSP-TS101S要通过链路口来对第2和第3片ADSP-TS101S进行程序引导，所以在进行第1片ADSP-TS101S程序编写时，需要在程序的最开始添加给后面所有ADSP-TS101S的引导程序。而每片ADSP-TS101S的程序都由引导码和用户程序构成，所以在第1片ADSP-TS101S给第2和第3片ADSP-TS101S引导程序中应将引导码和用户程序分形传输。第1片ADSP-TS101S程序流程图如图3所示，过程如下：
    （1）第1片ADSP-TS101S关闭所有中断、所有链路口和所有DMA通道，进行初始化；
    （2）启动外部总线DMA，将第2片ADSP-TS101S的引导码通过DMA的方式从EPROM中读取第第1片ADSP-TS101S的数据存储区；






   
（3）将第2片ADSP-TS101S的引导码以每次4B的方式放入到链路口缓冲中，但要等链路口将上次的数据传输完后，才能再向链路口缓冲中放4 B。另外还可以每次只从EPROM中读取4 B（每字32 b），然后再将这4个字程序放入链路口缓冲，然后再从09EPPROM读取4 B，循环下去，直到引导码传输完毕。这种方法可以大大节省第1片ADSP-TS101S为第2片ADSP-TS101S进行程序引导而使用的存储空间。这里需注意的一点是必须将代码放入链路口缓冲，而不可以启动链路口DMA来传输程序代码，否则的话将导致引导错误；
    （4）直到将256 B的引导码传输完毕后，第1片ADSP-TS101S应等待一段较长的时间。增加这个等待时间是必不可少的，因为要等到第2片ADSPTS101S运行引导码后，才能继续传输第2片ADSPTS101S的用户程序部分；
　　（5）启动外部总线DMA，将第3片ADSP-TS101S的引导码和用户程序通过DMA的方式从EPROM中读取到第1片ADSP-TS101S的数据存储区；
　　（6）通过FLAG端口向第2片ADSP-TS101S发送中断请求，通知第2片ADSP-TS101S准备接收从第1片ADSP-TS101S发送的第3片ADSP-TS101S的引导码和用户程序；
　　（7）将第3片ADSP-TS101S的引导码和用户程序通过链路口DMA方式传送到第2片ADSPTS101S；
　　（8）等待一段时间后，开始运行第1片ADSPTS101S的用户程序。
　　第2片ADSP-TS101S引导第3片ADSP-TS101S的程序的流程图如图3所示，过程如下：
    （1）ADSP-TS101S关闭所有中断、所有链路口和所有DMA通道，进行初始化完毕后，等待第1片ADSP-TS101S中断请求；
    （2）响应第1片ADSP-TS101S的中断，启动链路口DMA，准备接收第3片ADSP-TS101S的引导码和用户程序；
    （3）采用第1片ADSP-TS101S引导第2片ADSP-TS101S的方法一样，引导第3片ADSP-TS101S；
    （4）等待一段时间后，运行第2片ADSP-TS101S的用户程序。
　　由于最后一片ADSPTS101S不再需要引导后面的ADSP-TS101S，所以最后1片的ADSP-TS101S的程序中不需要添加引导后面ADSP-TS101S的程序。
    每片ADSP-TS101S再给后面的ADSP-TS101S进行程序引导时，都需要事先计算出后面的ADSPTS101S程序的长度，在进行用户程序传输时，需要用到这个数值，如果这个数值计算错误的话也将引起ADSP-TS101S程序引导错误。
    由于第1片ADSP-TS101S采用EPROM引导方式，所以生成的EPROM烧写文件类型应选为十六进制（HEX）的PROM型，而剩下的ADSP-TS101S由于采用的是链路口引导方式，所以他们生成的EPROM烧写文件类型应为二进制（Binary）的链路口型。如果生成的EPROM烧写文件类型错误，那么将不能进行引导ADSP-TS101S。
4　结　语
　　本文详细地介绍了利用EPROM引导和链路口引导方式相结合的方法实现单片EPROM引导多片ADSP－TS101S的设计和实现方法，并且采用该方法实现多ADSP-TS101S的程序引导，可以降低系统的硬件复杂度，而且不依靠外界就可以实现系统的自举。
参考文献
［1］　TigerSHARCDSPhardware specification part # ADSP-TS101S.Analog Decives Inc,March 2002．
［2］　TigerSHARCDSPInstruction set specification Part # ADSP-TS101S.Analog Decives Inc,March 2002．
［3］　刘书明，罗军辉．ADSPSHARC系列DSP应用系统设计［M］．北京：电子工业出版社，2003．
［4］　苏涛，吴顺君，等．高性能DSP与高速实时信号处理［M］
         
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