隨著因特網(wǎng)的發(fā)展，產(chǎn)生了Voice Over IP,、Fax OverIP和Modem Pool等許多新的應(yīng)用,，它們都強調(diào)多通道的數(shù)據(jù)處理。傳統(tǒng)意義上的多通道處理是將多路的單通道處理并行安排?，F(xiàn)在的DSP芯片的運算速度越來越快,，以時鐘為100MHz的TMS320C549為例，如果用它完成G.729A的編解碼,，一片可以支持5～6路,。因此，假如我們采用高速DSP芯片來充當信號處理的核心的話，一片高速芯片可以替代以前的幾路,，使得原有的多通道處理系統(tǒng)可以大大地簡化,，在硬件上的開銷減小。
1 TMS320C6201的結(jié)構(gòu)和性能
　　由美國TI公司生產(chǎn)的TMS320C6201處理器^[1]硬件資源豐富,，主要由三大部分組成：CPU,、外圍設(shè)備和存儲器。
　　C6201的地址總線為32位,，所以尋址范圍達到4GB,，其存儲器空間可分為四部分：片內(nèi)程序空間(可以用作Cache)、片內(nèi)數(shù)據(jù)空間,、外部存儲空間和內(nèi)部外圍設(shè)備空間,。可通過對五個BOOTMODE引腳的設(shè)置靈活設(shè)定各空間的地址范圍,。片內(nèi)數(shù)據(jù)RAM包括四個8K×16的塊,，這些塊交織在一起，使得CPU可同時訪問數(shù)據(jù)RAM的兩個不同塊而不會發(fā)生沖突,，提高了數(shù)據(jù)并行讀寫的能力,。對于較大的程序，片內(nèi)程序RAM可當做Cache來存儲經(jīng)常使用的代碼,，減少對片外訪問次數(shù),，從而提高程序運行速度。
　　與常見的芯片不同,，C6201有八個功能單元,，分為兩組，每組包括一個乘法器(Mn)和三個算術(shù)邏輯運算單元(Dn,Sn,Ln),。它們分別進行乘法運算,、加減運算、線性和環(huán)形地址計算以及算術(shù)邏輯運算,。因為輸入輸出端口相互獨立,，所以8個運算單元可實現(xiàn)并行處理。每組運算單元對應(yīng)一條數(shù)據(jù)路徑,，可以用作環(huán)形地址計算,。
　　TMS320C6201的外圍設(shè)備包括DMA控制器、主機接口(HPI),、中斷選擇等,。DMA控制器允許數(shù)據(jù)傳輸在CPU操作的后臺進行，因此C6201可與外部的低速設(shè)備接口而不降低CPU的吞吐量,。C6201的DMA控制器有四個獨立的可編程通道,，可以進行四個不同的DMA操作，每個通道可根據(jù)需要傳輸8位、16位或32位的數(shù)據(jù),。此外,，還有一個輔助通道用于響應(yīng)HPI的服務(wù)請求。主機接口使得主機設(shè)備能夠直接地訪問CPU的存儲空間,。TMS320C6201可通過引腳BOOTMODE[4:0]設(shè)置多種BOOT方式,，例如直接執(zhí)行方式，或從外部EPROM,、主機等設(shè)備裝載程序,。C6201允許14個中斷，包括Reset,、不可屏蔽中斷,、串行口中斷、定時器中斷和外部中斷,。CPU通過監(jiān)測IACK引腳判斷中斷請求,，引腳INUM0～INUM3標識應(yīng)該服務(wù)的中斷矢量位置。
　　TMS320C6xx的兩個多通道帶緩存的串行口,，與TI公司生產(chǎn)的其他DSP C2x,C2xx,C5x,C54x相同,，具有支持全雙工通信，雙緩存數(shù)據(jù)寄存器結(jié)構(gòu)支持連續(xù)數(shù)據(jù)發(fā)送,，收發(fā)時鐘獨立等特點,。除此之外，它還有支持多種數(shù)據(jù)格式(8bit,、12bit,、16bit、20bit,、24bit,、32bit)的傳輸，A律和μ律壓擴,，時鐘或幀同步的編程設(shè)置和極性控制，接口方便等優(yōu)點,。C62xx有兩個32位的定時器,，主要用于時鐘中斷、DMA控制器同步,、事件計數(shù)等,，它可由外部或內(nèi)部提供時鐘。
2 平臺的硬件構(gòu)成
　　由于TMS320C6201具備很強的運算能力,，因而我們可以以它作為運算核心建立一個基于PCI總線的多通道信號處理的平臺,，其硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。它包括輸入/輸出接口、并行的C6201芯片組,、SDRAM,、PCI總線控制和主機等五部分，每一片C6201可看作一個多通道處理子系統(tǒng),。輸入/輸出接口負責多路數(shù)據(jù)的A/D和D/A,，并且有一定的復(fù)用和解復(fù)用能力；C6201用于信號處理和數(shù)據(jù)的接收/發(fā)送(至輸入/輸出接口),；SDRAM存放接收/輸出的數(shù)據(jù)和通道上下文相關(guān)數(shù)據(jù),；PCI總線控制主機與C6201芯片組的通信；主機負責獲取處理后的數(shù)據(jù)以及發(fā)送其本身采集的數(shù)據(jù),。

　　當處理程序目標代碼小時,，可選用Boot方式將程序全部裝入片內(nèi)；而當代碼太長時,，可選用cache模式,，將片內(nèi)程序空間設(shè)為cache，程序放在片外的SDRAM或其它外設(shè)中,。運行時程序根據(jù)CPU需要部分裝入,。在使用cache工作方式時，CPU的工作效率約為90%,。
　　輸入的數(shù)據(jù)先經(jīng)解復(fù)用,，然后分別發(fā)給C6201。C6201通過DMA通道自動接收數(shù)據(jù),，并且將數(shù)據(jù)存放在SDRAM中,。在接收的同時DMA也將數(shù)據(jù)輸出到輸入/輸出接口。當一幀數(shù)據(jù)接收完畢,，外部緩存DMA產(chǎn)生一個中斷信號,，通知C6201、C6201在接收到中斷信號后,，更新其設(shè)置,，即切換輸入數(shù)據(jù)的目標地址和輸出數(shù)據(jù)的源地址。與此同時,，C6201也啟動信號處理模塊,，對接收的數(shù)據(jù)通道逐個地進行處理。當然,，在處理前需將該通道上下文相關(guān)數(shù)據(jù)從片外SDRAM搬移進片內(nèi),，處理完后再將其搬移出去。在處理當前通道時,，DMA還將同時將下一通道的上下文相關(guān)數(shù)據(jù)搬移進來,。如此循環(huán),，直至所有通道都處理完畢。
　　SDRAM存放接收和發(fā)送數(shù)據(jù)至少需要分配兩個段,，一個段用于當前外部緩存DMA使用,，一個段用于內(nèi)部搬移DMA使用。
　　主機通過PCI總線對C6201芯片組的HPI進行訪問,，其訪問方式設(shè)為DMA方式,。之所以采用PCI總線是為了保證高速的數(shù)據(jù)傳輸。作為PCI總線和HPI橋梁的總線控制器可以有很多選擇,，以S5933為例,，由于S5933與串行EEPROM可無縫連接，所以其初始化可在上電時由EEPROM自動載入,。它有五個基址寄存器,，它們可分別服務(wù)于PCI控制器的寄存器、JTAG測試總線控制器,、平臺的控制和狀態(tài)寄存器以及C6201的HPI,。PCI總線上的數(shù)據(jù)可通過S5933的mailbox寄存器、FIFO或直通數(shù)據(jù)通道等多種方式靈活地與平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換,，為基于主機的調(diào)試提供了良好的硬件基礎(chǔ),。
　　通過對整個系統(tǒng)的工作原理的描述中可以看出，在信號處理算法的運算速度得到保證后,，整個系統(tǒng)的瓶頸將是C6201的DMA資源,。在硬件開銷允許的情況下，使用快速的外設(shè)會提高系統(tǒng)的性能,。
3 平臺的軟件設(shè)計
　　根據(jù)上面介紹的硬件結(jié)構(gòu),，可以根據(jù)不同的需要設(shè)計相應(yīng)的系統(tǒng)軟件，以下僅介紹一種可靠性較高的軟件結(jié)構(gòu),。
　　鑒于TMS320C6201的高速運算能力,，所以在每塊芯片內(nèi)部均采用線性結(jié)構(gòu)，依照某種順序依次處理各通道的信號,。芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)RAM分割出兩塊空間當作處理信號緩存,，即用作ping－pong緩存，一塊用作當前處理,，一塊用于后臺數(shù)據(jù)搬移,。處理后的數(shù)據(jù)可視占用RAM的大小，適當?shù)匕才旁谄瑑?nèi)或片外,，便于HPI訪問,。
　　整個軟件采用中斷同步式控制,，利用輸入信號所產(chǎn)生的中斷來觸發(fā)信號處理模塊的運行,，中斷信號可以是一幀信號的結(jié)束(或開始),。其結(jié)構(gòu)如圖2，系統(tǒng)在進行完初始化后,，立即進入同步信號等待,。當檢測到中斷信號后，表明一幀信號接收的結(jié)束,，首先關(guān)閉中斷,，隨后進行外部存儲的DMA通道設(shè)置的更新，切換輸入信號的緩存,。然后,，檢測控制內(nèi)部數(shù)據(jù)搬進的DMA狀態(tài)，如果搬移完成,，更新DMA設(shè)置,，即切換處理信號的ping－pong緩存，通知存儲器接口控制單元開始搬移下一路信號的數(shù)據(jù),。如果當前處理的是最后一個通道,，則內(nèi)部數(shù)據(jù)搬進DMA設(shè)置為下一幀第一通道。接著進行信號處理模塊,，在當前通道信號處理完成后,，首先設(shè)置內(nèi)部數(shù)據(jù)搬出DMA，將當前通道的上下文相關(guān)數(shù)據(jù)搬移到外部存儲器中保存,，然后再檢測是否所有通道處理結(jié)束,。若沒有，則跳回內(nèi)部數(shù)據(jù)DMA狀態(tài)檢測,；若結(jié)束,，則進行系統(tǒng)狀態(tài)的更新。系統(tǒng)狀態(tài)更新完成后,，打開中斷,，進入中斷信號等待。