一种基于OMAPL138的双核通信设计

摘要：以合众达公司的SEED—DIM138开发板作为硬件开发平台，利用SYSLINK驱动设计了一种可用于DSP和ARM之间通信的握手机制。ARM端运行Linux操作系统，进行人机交互;DSP端运行SYSBIOS操作系统，进行数据存储和买时运算。两者使用SYSLINK进行多核通信，通过调用SYSLINK的API完成ARM和DSP之间的通信。

关键词：OMAPL138;SYSLINK;SYSBIOS;双核通信

引言

本设计主要介绍一种基于OMAPL138双核通信的握手机制。在ARM端运行Linux系统，主要处理人机交互任务;而在DSP端运行SYSBIOS，进行实时处理。

1 OMAPL138双核处理器

OMAPL138是一款集成了ARM926EJ—S和TMS320C6748 DSP的双核处理器。ARM926EJ—S内核采用流水线结构，因此，处理器和存储器系统的所有部件都可以连续的工作，DSP核采用了一个2级基于高速缓存的架构。此外，OMAPL138还包括了一系列的外设，ARM和DSP可以独自操作这些外设。OMAPL138平台的双核通信基础是中断和内存共享。

OMAPL138双核处理器的内部系统框图如图1所示。

以OMAPL138为硬件平台设计双核通信，具有以下几个优势：

①开放性好。OMAPL138平台是一种开放式体系结构，具有标准化的接口，可使用第三方开发的新功能与新程序;并且，其标准接口允许软件很容易地在不同平台间移植，设计代码可重复使用。

②可编程性好。OMAPL138的两个微处理器核均可编程，只需改写程序就能完全改变OMAPL138平台的功能。

③功耗低。OMAPL138将ARM核和DSP核集成在一个芯片中，大大降低了额外功耗，且各部分的时钟管理相互独立，可有效控制功耗。

④系统启动后两核单独运行。

2 Linux开发环境建立

2.1 主机开发环境的建立

双核通信需要3个系统，即Windows系统、PC Linux系统和ARM Linux系统。

本设计PC机采用Windows7+VMware虚拟机+Linux的开发环境，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 交叉编译环境的建立

在开发之前，还需要建立一个交叉开发环境，这是一套由编译器、链接器和libc库等组成的开发环境。其开发模型如图2所示。

图2中，TARGET是目标板，HOST是开发主机。在开发主机上，可以安装开发工具，编辑、编译目标板的Linux引导程序、内核和文件系统，然后在目标板上运行。这种在主机环境下开发，在目标板上运行的开发模式叫做交叉开发。

构建交叉开发环境，首先要安装交叉编译工具链，然后需要在环境变量PATH中添加路径，该路径必须是工具链的安装路径。

3 双核通信设计

系统需要预留内存用于双核通信，这是非常关键的一点。由于SEED—DIM138的DDR只有64 MB，因此在本设计中Linux内核只管理从0x C000 0000开始的32 MB的内存，剩下的从0x C200 0000～0x C3FF FFFF的32 MB的内存留给SYSLINK用于双核通信。

3.1 开发工具

本设计用到的DSP端开发工具包括：集成开发环境(CCS)，多线程、多任务操作系统(SYSBIOS)，第三方算法库标准(eXpress DSP Component，XDC)。ARM端开发工具包括：Li nux、交叉编译工具。除此之外，还要用到的软件开发工具是SYSLINK和IPC。

为了缩短开发时间，还安装了多核软件开发组件——MCSDK，有助于在统一平台上使用SYSBIOS或Linux。

3.2 开发板启动

Windows工作台通过串口和JTAG、网口与SEED—DIM138开发平台连接。配置PC机端的超级终端，设置串口参数：波特率为115 200，数据位为8，奇偶校验无，停止位为1，数据流控制无。打开Windows PC机串口控制台，连接串口。开发板拨码开关拨到100 011，上电后，将编译好的内核和文件系统下载到开发板，并设置内核启动参数如下：

U—Boot—DIM138>setenv bootargs，console=ttysl，115200n8root=/dev/mtdblock4 rw rootfs=jffs2 mem=32@0xc0000000

然后保存，复位开发板从NAND FLASH启动，并加载iffs2文件系统。

开发板启动完成后，使用tftp服务将在ubuntu下编译好的SYSLINK驱动下载到开发板上，使用如下命令手动加载驱动：

insmod SYSLINK.ko TRACE=1 TRACEFAILURE=1 TRACECLASS=3

本设计中用一个简单的LED例程设计双核通信。在例程中对外部内存的分配如表1所列，这部分内容在cfg和bld文件中进行配置。

3.3 软件设计

软件设计基本代码流程如图3所示。软件设计中，DSP核的处理器ID为0，ARM核的处理器ID为1，DSP端调用IPC模块的MultiProc.h中的MultiProc_getId()函数获取HOST端的ID，HOST端使用同样的函数获取DSP端的ID，以此作为通信的基础。通信交互流程可以看做是一种“乒乓”操作，最后还要释放资源。本设计要完成的操作是，在程序中通过对LED对应的GPIO相关寄存器配置使2个LED连续闪烁2次，再分别依次点亮2个LED，最后依次熄灭2个LED。设计中要用到的API如表2所列。

在OMAPL138的ARM Linux操作系统中，SYSLINK提供了一个“slaveloader”组件来加载、启动、停止DSP处理器，设计了对DSP核的管理，同时也是使用“slaveloade”组件来运行SYSLINK示例程序。

将编译好的应用程序下载到开发板，运行后编写run.sh脚本，即实现了双核通信的过程。脚本的内容为：set—x

./slaveloader startup DSP server_dsp.xe674

./app_host DSP

./slaveloader shutdown DSP

基本流程是：ARM端启动DSP并加载.xe674格式的SYS/BIOS文件→启动ARM端应用程序→关闭DSP核。

结语

本设计完成了一个简单的双核通信过程，为复杂的双核通信，如A/D数据采集和FFT运算奠定了开发基础，在工程上具有一定的应用价值。