嵌入式多核DSP應用開發(fā)與實踐

第1章 多核DSP技術……………………………………………………………… 1
1.1 DSP概述…………………………………………………………………… 1
1.2 TI公司DSP器件的發(fā)展………………………………………………… 1
1.2.1 C2000系列DSP …………………………………………………… 2
1.2.2 C5000系列DSP …………………………………………………… 3
1.2.3 C6000單核系列DSP ……………………………………………… 3
1.2.4 達芬奇系列DSP …………………………………………………… 3
1.2.5 多核系列DSP ……………………………………………………… 4
1.3 高性能多核TIDSP性能………………………………………………… 6
1.4 KeyStoneⅠ多核DSP處理器…………………………………………… 8
1.4.1 KeyStoneⅠ概述…………………………………………………… 8
1.4.2 應用領域…………………………………………………………… 11
1.5 KeyStoneⅡ多核DSP處理器…………………………………………… 13
1.5.1 KeyStoneⅡ概述………………………………………………… 13
1.5.2 KeyStoneⅡ多核架構(gòu)…………………………………………… 14
1.5.3 專用服務器應用…………………………………………………… 15
1.5.4 企業(yè)和工業(yè)應用…………………………………………………… 16
1.5.5 綠色能效網(wǎng)絡處理………………………………………………… 16
1.5.6 產(chǎn)品優(yōu)勢…………………………………………………………… 17
第2章 TMS320C66x的多核處理器架構(gòu)………………………………………… 18
2.1 C66x內(nèi)核………………………………………………………………… 18
2.1.1 概 述……………………………………………………………… 18
2.1.2 C66xDSP架構(gòu)指令增強………………………………………… 20
2.1.3 C66x內(nèi)核中CPU 數(shù)據(jù)通路和控制……………………………… 22
2.2 TMS320C66xDSP內(nèi)核………………………………………………… 24
2.2.1 C66x內(nèi)核介紹…………………………………………………… 24
2.2.2 C66x內(nèi)核內(nèi)部模塊概述………………………………………… 25
2.2.3 IDMA ……………………………………………………………… 31
2.2.4 中斷控制器………………………………………………………… 33
2.3 多核導航器………………………………………………………………… 39
2.3.1 概 述……………………………………………………………… 39
2.3.2 多核導航器的功能………………………………………………… 43
2.3.3 多核導航器的基本概念…………………………………………… 44
2.4 高速通信接口……………………………………………………………… 49
2.4.1 HyperLink接口…………………………………………………… 51
2.4.2 RapidIO接口……………………………………………………… 57
2.4.3 PCIe接口………………………………………………………… 62
2.5 多核共享資源……………………………………………………………… 70
2.5.1 存儲器資源分配…………………………………………………… 70
2.5.2 EDMA 資源……………………………………………………… 71
2.5.3 硬件信號量………………………………………………………… 72
2.5.4 IPC中斷…………………………………………………………… 76
第3章 C66x片內(nèi)外設、接口與應用……………………………………………… 77
3.1 EDMA3 …………………………………………………………………… 77
3.1.1 EDMA3概述……………………………………………………… 77
3.1.2 EMDA3傳輸類型………………………………………………… 81
3.1.3 EDMA 功能實例………………………………………………… 83
3.2 Ethernet/MDIO ………………………………………………………… 86
3.3 AIF2天線接口…………………………………………………………… 87
3.3.1 概 述……………………………………………………………… 87
3.3.2 OBSAI協(xié)議概述………………………………………………… 88
3.3.3 AIF2硬件框圖…………………………………………………… 90
第4章 CCS5集成開發(fā)環(huán)境……………………………………………………… 92
4.1 CCS5的安裝和配置……………………………………………………… 93
4.1.1 CCSV5.5的下載………………………………………………… 93
4.1.2 CCSV5.5的安裝………………………………………………… 94
4.1.3 CCSV5.5的使用………………………………………………… 97
4.2 CCSV5操作小技巧…………………………………………………… 107
4.2.1 更改顯示………………………………………………………… 107
4.2.2 多線程編譯……………………………………………………… 107
4.2.3 多核斷點調(diào)試…………………………………………………… 108
4.2.4 L1P、L1D、L2cache分析工具………………………………… 110
4.3 GEL的使用……………………………………………………………… 110
4.3.1 GEL功能簡介…………………………………………………… 110
4.3.2 實現(xiàn)GEL腳本的基本要素…………………………………… 110
4.3.3 GEL腳本應用技巧……………………………………………… 116
第5章 多核軟件開發(fā)包…………………………………………………………… 125
5.1 多核軟件開發(fā)包概述…………………………………………………… 125
5.2 Linux/MCSDK ………………………………………………………… 127
5.3 BIOS-MCSDK …………………………………………………………… 129
5.3.1 BIOS-MCSDK簡介……………………………………………… 129
5.3.2 BIOS-MCSDK2.x開發(fā)………………………………………… 133
5.3.3 MCSDK2.x使用指南…………………………………………… 135
5.3.4 運行演示應用程序……………………………………………… 142
5.4 CSL與底層驅(qū)動………………………………………………………… 145
5.4.1 CSL介紹………………………………………………………… 145
5.4.2 LLDs介紹……………………………………………………… 145
5.4.3 EDMA3驅(qū)動介紹……………………………………………… 147
5.5 算法處理庫……………………………………………………………… 147
5.5.1 數(shù)字信號處理庫(DSPLIB)……………………………………… 147
5.5.2 圖像處理庫(IMGLIB) ………………………………………… 148
5.5.3 數(shù)學函數(shù)庫(MATHLIB) ……………………………………… 149
5.6 網(wǎng)絡開發(fā)工具NDK …………………………………………………… 150
5.6.1 NDK概述………………………………………………………… 151
5.6.2 NDK組織結(jié)構(gòu)…………………………………………………… 152
5.6.3 NDK實現(xiàn)過程…………………………………………………… 153
5.6.4 CCS創(chuàng)建NDK工程…………………………………………… 155
5.6.5 配置NDK ……………………………………………………… 157
5.6.6 NDK開發(fā)中應注意的問題……………………………………… 157
5.7 HUA 實例……………………………………………………………… 158
5.7.1 概 述…………………………………………………………… 158
5.7.2 軟件設計………………………………………………………… 161
5.8 ImageProcessing實例講解…………………………………………… 162
5.8.1 概 述…………………………………………………………… 162
5.8.2 軟件設計………………………………………………………… 162
5.8.3 軟件實例介紹…………………………………………………… 165
第6章 SYS/BIOS ………………………………………………………………… 168
6.1 SYS/BIOS基礎………………………………………………………… 168
6.1.1 SYS/BIOS概述………………………………………………… 168
6.1.2 SYS/BIOS與DSP/BIOS的區(qū)別……………………………… 169
6.1.3 XDCtools概述…………………………………………………… 170
6.1.4 SYS/BIOS開發(fā)流程…………………………………………… 173
6.2 IPC核間通信…………………………………………………………… 174
6.2.1 IPC功能架構(gòu)…………………………………………………… 174
6.2.2 IPC主要模塊介紹……………………………………………… 176
6.2.3 使用IPC需要解決的問題……………………………………… 183
6.3 SYS/BIOS組成………………………………………………………… 183
6.4 SYS/BIOS工程創(chuàng)建和配置…………………………………………… 189
6.4.1 用TI資源管理器創(chuàng)建SYS/BIOS工程……………………… 189
6.4.2 用CCS工程向?qū)?chuàng)建SYS/BIOS工程………………………… 191
6.5 SYS/BIOS啟動過程…………………………………………………… 196
第7章 硬件設計指南……………………………………………………………… 198
7.1 電源設計、節(jié)電模式和功耗評估………………………………………… 198
7.1.1 功耗分析………………………………………………………… 198
7.1.2 系統(tǒng)總體方案設計……………………………………………… 199
7.1.3 電源濾波設計…………………………………………………… 201
7.1.4 電源控制電路…………………………………………………… 201
7.1.5 3.3V 輔助電路………………………………………………… 203
7.1.6 上電時序控制電路……………………………………………… 203
7.1.7 在線軟件控制…………………………………………………… 205
7.2 時鐘設計………………………………………………………………… 206
7.2.1 時鐘需求………………………………………………………… 206
7.2.2 時鐘電路設計…………………………………………………… 208
7.3 復位電路設計…………………………………………………………… 215
7.3.1 復位需求統(tǒng)計…………………………………………………… 215
7.3.2 復位電路及時序設計…………………………………………… 215
7.4 DDR3接口設計………………………………………………………… 216
7.4.1 DDR3技術綜述………………………………………………… 216
7.4.2 TMS320C6678的DDR3控制器……………………………… 217
7.4.3 DDR3-SDRAM 選型…………………………………………… 217
7.4.4 DDR3電路設計………………………………………………… 218
7.4.5 PCB設計中的注意事項………………………………………… 219
7.5 EMIF16接口設計……………………………………………………… 222
7.5.1 EMIF16接口介紹……………………………………………… 222
7.5.2 EMIF16存儲空間分配………………………………………… 223
7.5.3 NORFlash接口設計…………………………………………… 223
7.5.4 NANDFlash接口設計………………………………………… 225
7.6 SRIO接口設計………………………………………………………… 226
7.6.1 設計原理………………………………………………………… 226
7.6.2 PCB設計中的注意事項………………………………………… 227
7.6.3 GbE設計………………………………………………………… 228
7.7 SPI接口設計…………………………………………………………… 233
7.8 I2C接口設計…………………………………………………………… 233
7.9 外中斷設計……………………………………………………………… 234
7.10 JTAG仿真……………………………………………………………… 235
7.11 硬件設計檢查表………………………………………………………… 235
7.12 電路設計小技巧………………………………………………………… 240
7.12.1 UltraLibrarian的使用………………………………………… 240
7.12.2 Cadence模塊化復用………………………………………… 243
第8章 TIC66x多核DSP自啟動開發(fā)…………………………………………… 253
8.1 概 述…………………………………………………………………… 253
8.1.1 DSP啟動過程…………………………………………………… 255
8.1.2 多核啟動原理…………………………………………………… 256
8.1.3 啟動數(shù)據(jù)的生成………………………………………………… 258
8.2 EMIF16方式…………………………………………………………… 259
8.3 主從I2C方式…………………………………………………………… 259
8.3.1 單核啟動模式…………………………………………………… 260
8.3.2 多核啟動模式…………………………………………………… 261
8.4 SPI方式………………………………………………………………… 261
8.4.1 SPI總線的工作原理…………………………………………… 262
8.4.2 SPI啟動的實現(xiàn)………………………………………………… 263
8.4.3 SPINOR啟動步驟及注意事項………………………………… 264
8.5 SRIO方式……………………………………………………………… 266
8.6 以太網(wǎng)方式……………………………………………………………… 268
8.7 PCIe方式………………………………………………………………… 270
8.7.1 PCIe啟動原理…………………………………………………… 270
8.7.2 PCIe啟動分析…………………………………………………… 271
8.7.3 單模式加載啟動實現(xiàn)…………………………………………… 271
8.7.4 多核啟動實現(xiàn)…………………………………………………… 272
8.7.5 DDR3多模代碼加載啟動實現(xiàn)………………………………… 273
8.8 HyperLink方式………………………………………………………… 274
第9章 C66x多核編程指南……………………………………………………… 275
9.1 應用程序編程框架……………………………………………………… 275
9.1.1 XDAIS標準……………………………………………………… 275
9.1.2 IALG接口……………………………………………………… 275
9.1.3 XDM 標準……………………………………………………… 277
9.1.4 VISAAPI ……………………………………………………… 279
9.2 應用程序映射到多核導航器…………………………………………… 279
9.2.1 并行處理模型…………………………………………………… 280
9.2.2 識別并行任務…………………………………………………… 282
9.3 多核通信………………………………………………………………… 284
9.3.1 數(shù)據(jù)遷移………………………………………………………… 285
9.3.2 多核導航器數(shù)據(jù)移動…………………………………………… 286
9.3.3 通知和同步……………………………………………………… 287
9.3.4 多核導航器的通知方法………………………………………… 288
9.4 數(shù)據(jù)傳輸引擎…………………………………………………………… 290
9.5 共享資源管理…………………………………………………………… 291
9.6 存儲器管理……………………………………………………………… 292
9.7 C66x代碼優(yōu)化…………………………………………………………… 295
9.7.1 使用內(nèi)嵌函數(shù)…………………………………………………… 295
9.7.2 軟件流水………………………………………………………… 296
9.7.3 混合編程………………………………………………………… 297
9.8 線性匯編………………………………………………………………… 300
9.8.1 C代碼改寫為線性匯編………………………………………… 300
9.8.2 線性匯編使用SIMD指令……………………………………… 304
9.8.3 循環(huán)展開………………………………………………………… 305
9.8.4 解決存儲器沖突………………………………………………… 307
9.9 TI代碼優(yōu)化設計文檔…………………………………………………… 309
第10章 C66x多核DSP軟件開發(fā)實例………………………………………… 317
10.1 IPC核間通信實例……………………………………………………… 317
10.1.1 概 述…………………………………………………………… 317
10.1.2 實例詳解………………………………………………………… 318
10.1.3 源代碼詳解……………………………………………………… 319
10.2 VLFFT ………………………………………………………………… 326
10.2.1 概 述…………………………………………………………… 326
10.2.2 軟件設計………………………………………………………… 328
10.2.3 VLFFT實驗實例……………………………………………… 330
10.2.4 運行結(jié)果分析…………………………………………………… 333
第11章 TMDSEVM6678LEVM 及視頻編解碼實現(xiàn)……………………………… 335
11.1 EVM 概述……………………………………………………………… 335
11.1.1 TMDSEVM6678L概述……………………………………… 336
11.1.2 TMDSEVM6678L電路介紹………………………………… 338
11.2 多相機視頻編解碼實現(xiàn)………………………………………………… 344
11.2.1 系統(tǒng)介紹………………………………………………………… 344
11.2.2 開發(fā)包支持……………………………………………………… 344
11.2.3 性能評估………………………………………………………… 344
第12章 KeyStoneⅠ自測程序指南……………………………………………… 348
第13章 星載毫米波SAR GMTI系統(tǒng)數(shù)字中頻接收機……………………… 419
附錄 多核DSP開發(fā)網(wǎng)絡資源…………………………………………………… 432
參考文獻 …………………………………………………………………………… 433