數(shù)字信號處理器DSP是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器,，它專門為實現(xiàn)數(shù)字信號處理的各種算法而設計,，因而在硬件結(jié)構(gòu)上具有特殊性,。TS201是ADI公司TigerSHARC系列中集成了定點和浮點計算功能的高速DSP。該處理器廣泛應用于視頻,、通信市場和國防軍事裝備中,，適合于大數(shù)據(jù)量實時處理的應用領(lǐng)域。
TigerSHARC系列DSP引導程序的加載方法非常靈活,，可根據(jù)實際系統(tǒng)的需求靈活選用,。某雷達信號處理機采用6U板形，CPCI總線采用歐洲卡尺寸標準,，通過CPCI總線與主機進行數(shù)據(jù)通信,。針對該信號處理機硬件系統(tǒng)，本文提出一種引導方案,，該方案采用CPCI總線向板卡傳輸引導代碼,，進而依靠FPGA通過鏈路口引導DSP自啟動。
1 ADSP-TS201引導模式
DSP的引導就是在DSP系統(tǒng)復位的情況下從DSP外部存儲器裝載算法程序代碼的過程,。TS201支持兩種引導模式：主引導(Master Boot)模式和從引導(S|ave Boot)模式,。
在主引導模式下，TS201作為主動方,，用外部口輸出地址,，讀引導方式選擇(
)等控制信號，從EPROM或FLASH中加載代碼,。在從引導模式下,，TS201作為被動方，不向外部輸出控制信號,，外部主機或其他設備向TS201的主機或鏈路口傳送要加載的代碼,，TS201僅啟動若干DMA通道，并執(zhí)行第一個DMA所接收的加載核,。
另外,，F(xiàn)S201還可以選擇一種“非引導”模式，或利用TS201的(仿真器)USB-ICE加載程序,，這種方式可直接將程序加載到TS201內(nèi)部的RAM或外部的RAM中,，DSP直接從RAM中運行程序，常用于DSP的調(diào)試過程,。
通過對TS201的引腳的設置,，可將DSP的引導過程設置成主引導模式或從引導模式。在DSP復位期間,，如果引腳為低電平,，則選擇主引導模式，DSP從外部EPROM或FLASH中加載程序；若引腳為高電平,，則進入從引導模式,，DSP為空閑狀態(tài)，等待主機或鏈路口加載程序,。兩種引導模式都有相同的加載過程,，具體步驟如下：
(1)TS201自動啟動一個DMA，自動把256個字(32位)傳送到內(nèi)部存儲器的地址0x00～0xFF,。
(2)TS201執(zhí)行上述256個字的指令(加載核),，加載核啟動其他DMA，把后續(xù)指令和數(shù)據(jù)加載到內(nèi)部和／或外部存儲器中,。
(3)加載核自我覆蓋,，執(zhí)行DSP算法程序。
本系統(tǒng)引導方案采用從引導模式,，通過CPCI總線將代碼從主機傳至FPGA中,，再利用FPGA經(jīng)過鏈路口啟動DSP。
2 某雷達信號處理機的引導設計方案
基于某雷達信號處理機硬件處理平臺,，采用如圖1所示的多DSP引導設計方案,。
4片DSP的算法程序代碼(．LDR文件)通過上位機軟件傳輸?shù)紽PGA中，F(xiàn)PGA通過與DSPA的鏈路口給DSPA加載程序,。DSPA加載成功后,，分別引導DSPB，DSPC,，DSPD啟動,。
采用這種方式加載DSP的優(yōu)點：調(diào)試DSP時可以不使用JTAG仿真器；同時當DSP自啟動時,，可以不采用FLASH或E2PROM存放程序代碼,，對于DSP程序的大小沒有限制，也節(jié)約了電路板的空間及其硬件設計復雜度,。
采用這種方式加載DSP的難點：CPCI總線與FPGA數(shù)據(jù)傳輸無誤及FPGA與TS201鏈路口通信,，這兩個難點在實際工程中都已經(jīng)解決。CPCI總線與FPGA接口可以采用PLX9656芯片完成數(shù)據(jù)傳輸,，所以這種加載模式的設計是可行的,。
2．1 自動引導程序設計思路
為了設計加載(自動引導)程序，首先必須了解ADSP-TS201的軟件設計流程,，其流程圖如圖2所示,。
其中，鏈接描述文件(．LDF)定義了整個系統(tǒng)的存儲器配置和程序中數(shù)據(jù)及代碼的具體存放位置,。加載核文件(．DEX)是指加載引導核程序，其功能是將用戶工程所編譯成功的可執(zhí)行文件(．DXE)合成一個鏈路口加載方式的輸出文件(．LDR)。該加載輸出文件用來定義加載過程中TS201的內(nèi)部和外部存儲器如何被初始化,。
在VisualDSP++安裝目錄的ldr子目錄下,，ADI公司提供了標準加載核文件和相應的源程序(．ASM)和鏈接描述文件。一般可直接使用提供的標準加載核文件或?qū)ζ湎鄳脑闯绦蜻M行簡單修改,，重新編譯鏈接生成的加載核文件,。加載文件是由引導加載器(elfloader)將可執(zhí)行文件進行一定的格式變化，并在起始位置附加上加載核文件生成的,。
由于TS201有三種引導方式(不考慮非引導模式),，ADI公司相應地提供了三種不同的加載和文件，分另0為：TS201_prom．dxe,，TS201_li-nk．dxe,，TS201_host．dxe。三個程序的核心思想和功能完全一致,，只是由于使用的加載端口和方式不同,，在具體代碼實現(xiàn)上稍有差異。由于本系統(tǒng)采用鏈路口啟動,，同時對于DSPA,，DSPB，DSPC,，DSPD都采用不同的鏈路口啟動,，因此采用鏈路口加載核文件，需要對加載核文件稍作修改,，滿足不用鏈路口啟動的需求,。
2．2 本信號處理機的復位引導設計流程
如圖1所示，4片DSP要運行的程序最終通過上位機讀取后,，通過CPCI總線傳至FPGA,，4片DSP為鏈路口引導模式。DSP復位后,，DSPA從FPGA加載程序,，DSPA加載完成后，再分別通過鏈路口加載DSPB,，DSPC,，DSPD。加載完成后,，4片DSP正常執(zhí)行各自的程序,。
結(jié)合以上各部分的分析，可以看出要實現(xiàn)該信號處理機中4片DSP的正確引導,，所需的工作由以下幾步組成：
(1)由DSPB要執(zhí)行的程序(DSPB．dxe),，結(jié)合鏈路口的加載核程序生成DSPB的加載文件(DSPB_bin．ldr),。需要注意的是，該鏈路口加載核程序不能直接使用提供的標準鏈路口加載程序,，必須將提供的鏈路口加載核文件(TS201_link．a(chǎn)sm)中的LINK常數(shù)改為1(#define LINK 1),，即DSPB由鏈路口1引導。
(2)與(1)類似,，生成DSPC的加載文件(DSPC_bin．ldr),，只是需要把鏈路口加載核文件(TS201_link．a(chǎn)sm)中的LINK常數(shù)改為2(#define LINK 2)，即DSPC由鏈路口2引導,。同樣DSPD由鏈路口2加載,，同樣生成DSPD的加載文件(DSPD_bin．ldr)。
(3)由于DSPA要通過鏈路口來對DSPB,，DSPC,，DSPD進行程序引導，所以在進行DSPA編程時,，需要在程序的最開始添加給后面所有ADSPTS2 01的引導程序,。而每片ADSP-TS201的程序都由引導碼和用戶程序構(gòu)成，所以在DSPA給其余DSP傳輸程序時將傳輸完整．1dr文件的數(shù)據(jù),。
DSPA程序流程圖如圖3所示,。
(1)DSPA關(guān)閉所有中斷，所有鏈路口和所有DMA通道,，進行初始化,；
(2)開啟鏈路口3，2,，1,，0，設置鏈路口3接收中斷,，鏈路口2,，1，O發(fā)送中斷,；
(3)設置鏈路口3通過DMA模式接收128 b數(shù)據(jù),；
(4)判斷目前加載的DSP，設置相應的鏈路口,，發(fā)送接收到的128 b數(shù)據(jù),；
(5)判斷DSPB，DSPC,，DSPD是否加載完成,，否則繼續(xù)通過鏈路口3接收數(shù)據(jù)，直到DSP都加載完成,；
(6)加載完成后,，DSPA運行自身DSP程序,。
3 系統(tǒng)測試結(jié)果
上述引導設計在某雷達信號處理機中得到驗證，通過上位機軟件,，能靈活地加載引導代碼,，使得調(diào)試更加便捷。測試上位機軟件如圖4所示,。
修改雷達系統(tǒng)的數(shù)字信號處理算法，成功地將算法代碼加載到信號處理機中,，從而驗證引導設計方案正確可行,。
4 結(jié)語
本文以某雷達信號處理機為平臺，設計實現(xiàn)了基于CPCI總線的鏈路口多DSP引導方案,，介紹了軟件設計流程及引導方案思想,，最后成功驗證了本引導方案的正確性和可行性。本引導方案不使用FLASH或E2PROM存放代碼,，使多DSP的軟件編寫更加靈活,，調(diào)試更加方便，同時使得硬件電路設計更加簡潔,。