基于ARM和DSP架构的多处理器高速通讯协议设计

来源：互联网　作者：佚名　责任编辑：admin　发表时间:2018-11-05 11:42　

核心提示：目前，建立在宽带网络的多媒体应用日渐增多，高性能的DSP也不断推陈出新，由于DSP具备非常灵活的编程运算能力，针对不同的编码标准，采用不同的编码软件，加上合适的芯片价位，在视频会议终端、视频监控服务器、IP数字机顶盒等产品中已被普遍采用。虽然DSP

目前，建立在宽带网络的多媒体应用日渐增多，高性能的DSP也不断推陈出新，由于DSP具备非常灵活的编程运算能力，针对不同的编码标准，采用不同的编码软件，加上合适的芯片价位，在视频会议终端、视频监控服务器、IP数字机顶盒等产品中已被普遍采用。

虽然DSP具备众多的优点，但却不适合作系统控制，因为DSP通常没有强大的操作系统，没有完备的网络协议栈和可靠的文件系统，DSP架构在作控制指令时无法并行处理，分支判断和高速缓存没命中（cache miss）都会使运行效率极大降低。而这些正好是嵌入式RISC处理器的强项，比如ARM和MIPS系列，所以现在很多国际知名的半导体公司如PHILIPS和TI都推出了整合了RISC处理器和DSP的SOC芯片，如PNX8550、PNX8525、OMAP等。

高性能的DSP在进行媒体处理时会产生和消费大量的音视频数据，这些数据需要在RISC 和DSP两个处理器之间高速、稳定地交换数据，另外，RISC处理器也要经常给DSP发送指令，并且还要支持来自DSP的RPC调用。下面本文将要介绍一种基于多处理器之间的高速通讯机制，并且已在实践中得到商业化的应用。

本方案采用了SAMSUNG的S3C2510（ARM940T内核）和PHILIPS的Trimedia1300（TM1300）数字信号处理器，ARM940T内置了PCI2.1规范的总线接口，Trimedia1300可以作为PCI的MASTER和SLAVE，基本架构如图-1。

基于上述的硬件架构，在ARM和Trimedia1300处理器上分别采用了WindRiver的实时嵌入式操作系统(RTOS)vxWorks和pSos2.5，本通讯协议的基本思路为，在ARM的内存空间上开辟一块共享内存，并能使TRIMEDIA能够访问，数据通讯的握手协议通过两个处理器的中断来实现，配合信号量的使用，可以达到高速、高效通讯的目的，其软件架构如图-2。

该通讯协议采用分层分布，两个处理器基本处于对称状态，因此，主要软件模块是公用的，有区别的是硬件抽象层和操作系统抽象层，与硬件和操作系统相关的模块比如中断驱动、信号量同步处理都分别提炼出来，单独放在这些模块文件中，减少软件开发和维护的工作量。

下面对图-2中的软件模块进行说明：

1、硬件抽象层：该层主要完成对不同处理器的硬件的抽象，比如地址映射、中断处理、 PCI配置空间的访问，IO寄存器的访问等功能。将两个处理器之间的硬件差异隐藏起来，以便上一层统一管理接口。

2、操作系统抽象层：该层主要完成对不同操作系统之间的抽象，提供vxWorks和pSos两个操作系统的统一接口，主要是同步、信号量、关键代码的互斥保护机制等功能。

3、通道及同步事件管理层：为了建立多处理器之间的多通道通讯和同步机制，该层支持多个通道独立通讯能力，每个通道都有唯一的句柄用于访问，通道的打开、使用、关闭相互独立。该层同时也支持命名的同步事件，可用于处理器之间的同步等待功能。

4、消息处理管理层：该层完成多通道的指定长度分组包通讯功能，支持小数据量的通讯数据，并支持同步机制，DSP的控制指令可以采用这种方式进行通讯。

5、共享缓存：支持多通道命名共享缓存，其中的数据可以同时被两个处理器访问，配合同步事件机制，流式数据可以采用这种方式进行高速、高效通讯。(责任编辑：admin)

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