双片ADSP-21160系统的程序加载设计_DSP论文
在多片系统中，如何对多片sharc dsp进行程序加载是一个比较实际的问题，本文就是从硬件构架和软件流程上对双片adsp-21160的sharc系统的加载问题进行分析的。
1. 双片adsp－21160系统的硬件构架
1.1 双片adsp-21160的连接 以ad21160n为例。
两片sharc分别为dsp1和dsp2，相应的id2~0管脚置为001和010。其中id为001的是主片，id为010的为从片。
如果系统采用非主机引导模式，每片的/hbg,/hbr分别置为无效状态（拉高）。
如果加载采用eprom引导，每片sharc的/bms做线或后和eprom的/ce相连。并且每片的br1，br2对应相连，其余brx置为无效（拉高）。
ack信号决定了总线权的转移，应该把ack强制拉高。当id = 000(单片系统)，或者id = 001(多片系统的主片)的时候，ack会自动内部拉高。为了保险起见，可以把主片和从片的ack都在外部强制拉高。否则，会出现总线权不能交给从片的现象。
地址总线和数据总线对应相连，并和eprom的地址线，数据线相连。
当双片系统加电后，主片adsp-21160和从片adsp-21160都是从eprom中读出256个字节的初始程序段。这256个字节的程序段包含了加载初始化，在此段的最后有一张跳转表，显示了不同id的程序对应的不同的存储地址。sharc通过读自己的系统寄存器得到自己的id，然后取出自己所要加载的程序代码的偏移地址。
根据sharc的总线制裁机制，id号低的sharc有较高的优先权，所以id=001的主片先加载。当第一片加载完毕后，通过br1通知第二片可以开始加载，总线权转移到id=010的sharc。当第二片加载完毕后，通过br2通知系统，然后此双片系统开始运行程序。
1.2 adsp-21160与flash的连接
flash的ce,oe,we分别与ad21160的bms,rd,wr相连，其中bms表示片选信号，wr为写信号，rd为读信号。另外flash的地址线和数据线也分别与dsp连接好。
如果把ad21160的ms0～2与flash的片选线相连，就是把flash成了ad21160的外部扩展存储区。这样会带来方便，首先，可以在visualdsp++ for sharc中直接读flash里的数据，无需编程读出；其次，可以用直接读写的办法烧写flash，还可以用软件控制插入的等待时间。
如果仅用bms与flash相连，那么就只能用dma的方式进行flash的读写操作。
1.3 烧写flash的方式
当使用bms片选flash的时候，flash作为ad21160的字节存储空间，ad21160只能通过dma方式访问flash。
完成一次dma传送需对4个存储器映像寄存器进行设置。注意，写flash只能使用dma10。
具体如下：
1．设置bso，使bms强制有效，并打开dma10的中断使能；
ustat1 = dm(syscon);
bit set ustat1 bso;
dm(syscon) = ustat1;
bit set mode1 irpten;
bit set imask ep1i;
bit set imask ep0i;
2．注意对flash的写是字节编程，所以要把数据文件转化为8bit的字节形式。每次dma只能送出一个字节。
3．因为bms片选flash，所以不能对flash的读写进行插入等待状态的指令。变通的办法是，dma次数寄存器设为3或3以上的整数，即对同一个地址连续多次写入同一个字节，等效于插入等待状态，拉宽写使能信号的宽度。
4．有关flash读写时序，请参看所使用的flash的datasheet，并按照其时序和控制字要求，使用sharc的汇编指令编写flash的烧写程序。该程序可以通过仿真器在sharc芯片上运行，实现把.dat文件烧写到flash中。
2. 双片系统的ldf文件
ldf文件是对系统的存储资源进行说明和定义的文件，双片系统的ldf与单片的ldf有所不同。为了更好的进行双片之间的通信，其ldf文件一般定义如下：
architecture(adsp-21160) 21160系统
search_dir( $adi_dsp\211xx\lib ) 库文件路径
$libraries = lib160.dlb;
command_line_objects.
$objects = $command_line_objects;
memory //片内存储区定义
{ mem_rth { type(pm ram) start(0x00040000) end(0x000400ff) width(48) } //程序内存，中断向量表段
mem_pmco { type(pm ram) start(0x00040100) end(0x000491ff) width(48) } //程序内存，代码段
mem_pmda { type(pm ram) start(0x0004db00) end(0x0004efff) width(32) } //程序内存，数据段
mem_dmda { type(dm ram) start(0x00050000) end(0x00057fff) width(32) } //数据内存，数据段
mem_dmex { type(dm ram) start(0x00800000) end(0x00800fff) width(32) } //数据存储区，片外数据段
}
//以下是对多片（id1 和id2）映射空间说明
mpmemory
{ id1 { start(0x00100000) } //第一片映射到0x00100000
id2 { start(0x00200000) } //第一片映射到0x00200000
}
下是对共享的外部存储区的声明，比如外挂的sram等器件的存储空间
{ output(shared.sm)
sections
{ dxe_dmex
{ input_sections( shared.doj(sram_da) )
} >mem_dmex
}
}
processor id1 //处理器 id1 的段定义.
{ link_against(id2.dxe)
output(id1.dxe)
sections
{ dxe_rth
{ input_sections( id1.doj(seg_rth) $libraries(seg_rth))
} >mem_rth
dxe_pmco
{ input_sections( id1.doj(seg_pmco) $libraries(seg_pmco))
} >mem_pmco
dxe_pmda
{ input_sections( id1.doj(seg_pmda) $libraries(seg_pmda))
} >mem_pmda
dxe_dmda
{ input_sections( id1.doj(seg_dmda) $libraries(seg_dmda))
} >mem_dmda
}
}
processor id2 //处理器 id2 的段定义
{
link_against(id1.dxe)
output(id2.dxe)
sections
{ dxe_rth
{input_sections( id2.doj(seg_rth) $libraries(seg_rth))
} >mem_rth
dxe_pmco
{ input_sections( id2.doj(seg_pmco) $libraries(seg_pmco))
} >mem_pmco
dxe_pmda
{input_sections( id2.doj(seg_pmda) $libraries(seg_pmda))
} >mem_pmda
dxe_dmda
{input_sections( id2.doj(seg_dmda) $libraries(seg_dmda))
} >mem_dmda
}
}
通过以上的定义，就实现了在一个ldf文件中声明了两片ad21160的存储空间，以及多片存储区映射（mms），和共享片外存储区。
3. 烧写双片sharc的流程实例
新建一个工程，采用以上的ldf文件声明。
然后编写两个.asm文件：id1.asm，id2.asm。
这两个.asm文件都有独立的中断向量表，可以独立执行各自的程序。
例如，可以在id1.asm中让flag0和flag1输出反相的方波，在id2.asm中让flag2和flag3输出另一个频率的反相的方波。
编译通过后，可以找到新生成的可执行文件id1.dxe，id2.dxe。
在visual dsp++集成环境中，选择工程属性（project option），改变如下：
1．如上图，把type由dsp executable file改为loader file；
2．如上图，选定multiprocessor，就可以在被激活的选择框中选择要使用的.dxe文件。在1处，选择id1.dxe；在2处，选择id2dxe。这意味着将对第一片加载id1.dxe，对第二片加载id2.dxe。kernel file选择默认的160_prom.dxe，该文件是由ad提供的加载核文件。在output file中设定输出文件名（在这里是two_sharc.ldr）；选定ascii格式，将产生16bit的数据文件；boot type选定eprom，这将产生适合从eprom中加载的数据文件。
3．一切完成后，进行一次编译。就可以在debug文件夹里找到生成的two_sharc.ldr。
4．接好仿真器后，打开flash烧写程序，把要烧结的文件名添加到程序中。运行flash烧结程序，就把两片加载程序烧到flash里了。
5．关闭visualdsp，拔掉仿真器，重新启动目标板，按下reset，通过示波器观测第一片dsp的flag0和flag1，和第二片dsp的flag2和flag3，检查是否有对应的反相方波输出。如果有，说明双片ad21160加载成功。
4. 结 束 语
美国ad公司的sharc系列dsp的多片级连能力是其特点之一，从本文介绍的两片系统加载方案可以推知多片sharc系列dsp芯片系统的加载也是类似的。多片系统同样也要注意系统的硬件架构，包含多片dsp芯片之间的连接方式，总线仲裁机制，以及与flash memory之间的连接。软件上对.ldf的设置是关键，它决定了多片dsp之间的相互访问的存储分区。多片sharc系统会大大发挥该系列芯片强大的浮点处理能力，在通信，雷达等方面有重大应用。
作者联系：hanwei2004@sohu.com