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雙片ADSP-21160系統的程序加載設計
本文檔詳細說明了雙片ADSP-21160系統的加載，以及如何在VISUAL DSP++集成開發環境中通過DSP將引導程序上載到FLASH中。SHARC系列是美國模擬器件公司(Analog Devices)的重要芯片系列之一。該系列產品具有很強的數字信號處理能力，多片SHARC芯片可以構成更為處理能力強大的系統，廣泛應用于通信，雷達等領域。SHARC系列芯片族包含了ADSP-21060/21061/21601/21065L，以及最新的21160/21161系列。它們共同的特點是不但有強大的處理能力，而且有豐富的接口資源，十分適合多片級聯構成功能更復雜的系統。在多片系統中，如何對多片SHARC DSP進行程序加載是一個比較實際的問題，本文就是從硬件構架和軟件流程上對雙片ADSP-21160的SHARC系統的加載問題進行分析的。
1. 雙片ADSP－21160系統的硬件構架
1.1 雙片ADSP-21160的連接 以AD21160N為例。
兩片SHARC分別為DSP1和DSP2，相應的ID2~0管腳置為001和010。其中ID為001的是主片，ID為010的為從片。
如果系統采用非主機引導模式，每片的/HBG,/HBR分別置為無效狀態（拉高）。
如果加載采用EPROM引導，每片SHARC的/BMS做線或后和EPROM的/CE相連。并且每片的BR1，BR2對應相連，其余BRx置為無效（拉高）。
ACK信號決定了總線權的轉移，應該把ACK強制拉高。當ID = 000(單片系統)，或者ID = 001(多片系統的主片)的時候，ACK會自動內部拉高。為了保險起見，可以把主片和從片的ACK都在外部強制拉高。否則，會出現總線權不能交給從片的現象。
地址總線和數據總線對應相連，并和EPROM的地址線，數據線相連。
當雙片系統加電后，主片ADSP-21160和從片ADSP-21160都是從EPROM中讀出256個字節的初始程序段。這256個字節的程序段包含了加載初始化信息，在此段的最后有一張跳轉表，顯示了不同ID的程序對應的不同的存儲地址。SHARC通過讀自己的系統寄存器得到自己的ID，然后取出自己所要加載的程序代碼的偏移地址。
根據SHARC的總線制裁機制，ID號低的SHARC有較高的優先權，所以ID=001的主片先加載。當第一片加載完畢后，通過BR1通知第二片可以開始加載，總線權轉移到ID=010的SHARC。當第二片加載完畢后，通過BR2通知系統，然后此雙片系統開始運行程序。
1.2 ADSP-21160與FLASH的連接
FLASH的CE,OE,WE分別與AD21160的BMS,RD,WR相連，其中BMS表示片選信號，WR為寫信號，RD為讀信號。另外FLASH的地址線和數據線也分別與DSP連接好。
如果把AD21160的MS0～2與FLASH的片選線相連，就是把FLASH成了AD21160的外部擴展存儲區。這樣會帶來方便，首先，可以在VisualDSP++ for SHARC中直接讀FLASH里的數據，無需編程讀出；其次，可以用直接讀寫的辦法燒寫FLASH，還可以用軟件控制插入的等待時間。
如果僅用BMS與FLASH相連，那么就只能用DMA的方式進行FLASH的讀寫操作。
1.3 燒寫FLASH的方式
當使用BMS片選FLASH的時候，FLASH作為AD21160的字節存儲空間，AD21160只能通過DMA方式訪問FLASH。
完成一次DMA傳送需對4個存儲器映像寄存器進行設置。注意，寫FLASH只能使用DMA10。
具體如下：
1．設置BSO，使BMS強制有效，并打開DMA10的中斷使能；
USTAT1 = DM(SYSCON);
BIT SET USTAT1 BSO;
DM(SYSCON) = USTAT1;
BIT SET MODE1 IRPTEN;
BIT SET IMASK EP1I;
BIT SET IMASK EP0I;
2．注意對FLASH的寫是字節編程，所以要把數據文件轉化為8bit的字節形式。每次DMA只能送出一個字節。
3．因為BMS片選FLASH，所以不能對FLASH的讀寫進行插入等待狀態的指令。變通的辦法是，DMA次數寄存器設為3或3以上的整數，即對同一個地址連續多次寫入同一個字節，等效于插入等待狀態，拉寬寫使能信號的寬度。
4．有關FLASH讀寫時序，請參看所使用的FLASH的datasheet，并按照其時序和控制字要求，使用SHARC的匯編指令編寫FLASH的燒寫程序。該程序可以通過仿真器在SHARC芯片上運行，實現把.dat文件燒寫到FLASH中。
2. 雙片系統的LDF文件
LDF文件是對系統的存儲資源進行說明和定義的文件，雙片系統的LDF與單片的LDF有所不同。為了更好的進行雙片之間的通信，其LDF文件一般定義如下：
ARCHITECTURE(ADSP-21160) &nbs
p; 21160系統
SEARCH_DIR( $ADI_DSP\211xx\lib ) 庫文件路徑
$LIBRARIES = lib160.dlb;
COMMAND_LINE_OBJECTS.
$OBJECTS = $COMMAND_LINE_OBJECTS;
MEMORY //片內存儲區定義
{ mem_rth { TYPE(PM RAM) START(0x00040000) END(0x000400ff) WIDTH(48) } //程序內存，中斷向量表段
mem_pmco { TYPE(PM RAM) START(0x00040100) END(0x000491ff) WIDTH(48) } //程序內存，代碼段
mem_pmda { TYPE(PM RAM) START(0x0004db00) END(0x0004efff) WIDTH(32) } //程序內存，數據段
mem_dmda { TYPE(DM RAM) START(0x00050000) END(0x00057fff) WIDTH(32) } //數據內存，數據段
mem_dmex { TYPE(DM RAM) START(0x00800000) END(0x00800fff) WIDTH(32) } //數據存儲區，片外數據段
}
//以下是對多片（ID1 和ID2）映射空間說明
MPMEMORY
{ ID1 { START(0x00100000) } //第一片映射到0x00100000
ID2 { START(0x00200000) } //第一片映射到0x00200000
}
下是對共享的外部存儲區的聲明，比如外掛的SRAM等器件的存儲空間
{ OUTPUT(shared.sm)
SECTIONS
{ dxe_dmex
{ INPUT_SECTIONS( shared.doj(sram_da) )
} >mem_dmex
}
}
PROCESSOR ID1 //處理器 ID1 的段定義.
{ 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(s
eg_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 //處理器 ID2 的段定義
{
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
}
}
通過以上的定義，就實現了在一個LDF文件中聲明了兩片AD21160的存儲空間，以及多片存儲區映射（MMS），和共享片外存儲區。
3. 燒寫雙片SHARC的流程實例
新建一個工程，采用以上的LDF文件聲明。
然后編寫兩個.asm文件：ID1.asm，ID2.asm。
這兩個.asm文件都有獨立的中斷向量表，可以獨立執行各自的程序。
例如，可以在ID1.asm中讓FLAG0和FLAG1輸出反相的方波，在ID2.asm中讓FLAG2和FLAG3輸出另一個頻率的反相的方波。
編譯通過后，可以找到新生成的可執行文件ID1.DXE，ID2.DXE。
在VISUAL DSP++集成環境中，選擇工程屬性（Project Option），改變如下：
1．如上圖，把Type由DSP executable file改為Loader file；
2．如上圖，選定Multiprocessor，就可以在被激活的選擇框中選擇要使用的.DXE文件。在1處，選擇ID1.DXE；在2處，選擇ID2DXE。這意味著將對第一片加載ID1.DXE，對第二片加載ID2.DXE。Kernel file選擇默認的160_prom.dxe，該文件是由AD提供的加載核文件。在Output file中設定輸出文件名（在這里是Two_SHARC.ldr）；選定ASCII格式，將產生16bit的數據文件；boot type選定eprom，這將產生適合從eprom中加載的數據文件。
3．一切完成后，進行一次編譯。就可以在DEBUG文件夾里找到生成的Two_SHARC.ldr。
4．接好仿真器后，打開FLASH燒寫程序，把要燒結的文件名添加到程序中。運行FLASH燒結程序，就把兩片加載程序燒到FLASH里了。
5．關閉VisualDSP，拔掉仿真器，重新啟動目標板，按下RESET，通過示波器觀測第一片DSP的FLAG0和FLAG1，和第二片DSP的FLAG2和FLAG3，檢查是否有對應的反相方波輸出。如果有，說明雙片AD21160加載成功。
4. 結 束 語
美國AD公司的SHARC系列DSP的多片級連能力是其特點之一，從本文介紹的兩片系統加載方案可以推知多片SHARC系列DSP芯片系統的加載也是類似的。多片系統同樣也要注意系統的硬件架構，包含多片DSP芯片之間的連接方式，總線仲裁機制，以及與FLASH MEMORY之間的連接。軟件上對.LDF的設置是關鍵，它決定了多片DSP之間的相互訪問的存儲分區。多片SHARC系統會大大發揮該系列芯片強大的浮點處理能力，在通信，雷達等方面有重大應用。
作者聯系：hanwei2004@sohu.com
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