一种基于OMAPL138的双核通信设计

王燕，张福洪

（杭州电子科技大学 通信工程学院，杭州310018）

王燕（硕士研究生），主要研究方向为无线通信；张福洪（教授），主要研究方向为无线通信、移动通信。

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TMS320C6748DSP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［1］。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［3］。

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1 OMAPL138双核处理器的内部系统框图

图2 交叉开发模式

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［4］。

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0xC000 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：Linux、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SEEDDIM138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：

然后保存，复位开发板从NAND FLASH 启动，并加载jffs2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：

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。

表1 外部内存分配

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。

图3 软件设计基本代码流程

表2 API分配表

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“slaveloader”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?

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。

［1］刘纪红，叶柠，尚奎.DSP＋ARM 双核处理器OMAPL138开发入门［M］.北京：清华大学出版社，2013.

［2］林淦，刘建群，许东伟.OMAPL138的双核通信设计［J］.机床与液压，2014（22）：146－149.

［3］曾晓晓.基于OMAP－L138 的数据存储和实时成像系统［D］.西安：西安电子科技大学，2013.

［4］祝夏雨，熊九龙，王志虎，等.达芬奇平台的嵌入式Linux图像采集与显示［J］.单片机与嵌入式系统应用，2014（1）：34－36.