CN105786527B - TigerSharc系列DSP启动管理芯片及方法 - Google Patents

TigerSharc系列DSP启动管理芯片及方法 Download PDF

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Abstract

TigerSharc系列DSP启动管理芯片,包括接口单元、双口RAM单元、管理单元及DSP下载管理单元;还包括Flash驱动单元和NOR Flash芯片;管理单元与Flash驱动单元相连;双口RAM单元经Flash驱动单元连接至NOR Flash芯片;NOR Flash芯片经Flash驱动单元与DSP下载管理单元通信。管理芯片提供了NOR Flash芯片和外部总线启动两种启动模式,并改进了Host boot启动方法,可极大的提高TigerSharc系列DSP芯片的启动速度。

Description

TigerSharc系列DSP启动管理芯片及方法
技术领域
本发明属于数字信号处理技术领域,涉及一种应用于TigerSharc系列DSP芯片的启动管理芯片。
背景技术
TigerSharc系列DSP芯片是ADI公司高性能DSP芯片,具有超强的运算处理能力,其执行效率高达4800MMACS,处理器主频高达600Mhz,片内RAM高达24Mbits;芯片内部含有两个独立的运算核心,最高可以在一个时钟周期内执行4条指令。此系列芯片具有多DSP协同处理能力,最多可达8片DSP协同处理,适合在高速高性能信号处理领域应用。
由于TS20x没有片内非可易失程序存储器,因此芯片只能通过外部导入程序。其程序下载的模式共有4种:PROMboot,Hostboot,LinkPortboot和Noboot。其中PROMboot较为常用,但保密性差;LinkPortboot主要用于DSP芯片间程序的下载,通用性较差;Noboot主要用于调试,一般不推荐使用;Hostboot在共总线系统中有其独到的优势,可使用主机通过外部总线实现芯片启动,这种方法可以实现TigerSharc系列DSP芯片和其它系统之间良好的兼容。而Hostboot启动在启动过程中对DSP的写入时序要求较为严格,启动过程比较容易出错,同时对较长的启动代码,Hostboot模式启动较慢。
传统的TigerSharc系列DSP芯片的Hostboot的启动方式为:利用DSP的外总线,向DSP的AUTODMA端口(固定地址)发送启动程序。其启动程序的过程使用AUTODMA接收,Host主机在启动过程中具有总线的控制权。这种启动模式可以较为灵活的实现从外总线上实现DSP的启动,比较适合使用FPGA或者其他处理器通过常用的外部总线向TigerSharc系列DSP进行程序下载。
在boot loader以及最后一个session的头5个Words写入DSP芯片之后,需要加入延时。同时在每一个Word写入之后都需要等待DSP处理完以后才可以写入下一个Word,且非零代码段和零代码段的处理时间不同。如果写入速度过快,极易造成芯片无法启动。同时写入数据还受到确认信号ACK、总线锁死信号BUSLOCK、总线允许信号HBG的制约,必须在DSP准备好的情况下才可以写入。否则如果有1个数据丢失都将导致DSP无法启动。由于代码段的代码内容下载占整个程序下载过程时间的绝大多数,每一个Word的写入,都需要的等待DSP的响应。这将影响DSP的快速启动,代码的长度越长,启动时间就越长。
发明内容
本发明的目的在于针对原有Host boot启动方法的不足,设计一种改进的Hostboot启动方法,即基于Hostboot启动方法的DSP管理芯片,实现多片TigerSharc系列DSP芯片的快速启动。
本发明的技术方案为:TigerSharc系列DSP启动管理芯片,包括接口单元、双口RAM单元、管理单元及DSP下载管理单元;接口单元分别与双口RAM单元和管理单元相连;管理单元经控制线连接至外部控制系统,还分别与双口RAM单元及DSP下载管理单元相连;DSP下载管理单元经并行总线连接至至少一片TigerSharc系列DSP芯片,且TigerSharc系列DSP芯片不超过8片,即一片启动管理芯片最多驱动8片DSP芯片;还包括Flash驱动单元和NOR Flash芯片;管理单元与Flash驱动单元相连;双口RAM单元经Flash驱动单元连接至NOR Flash芯片;NOR Flash芯片经Flash驱动单元与DSP下载管理单元通信。
优选的是:接口单元包括PCI总线接口、CAN总线接口和RS232总线接口,均与管理单元及双口RAM单元相连。
优选的是:还包括看门狗管理电路,分别与每个TigerSharc系列DSP芯片相接。
采用TigerSharc系列DSP启动管理芯片进行TigerSharc系列DSP启动管理的方法,先经管理单元选择启动模式;
管理单元控制选择经接口单元下载DSP启动程序,或选择经NOR Flash芯片启动或经外部总线启动;
若选择经NOR Flash芯片启动,DSP启动程序存储到NOR Flash芯片中,TigerSharc系列DSP芯片经DSP下载管理模块读取NOR Flash芯片中的启动程序;
若选择经外部总线启动,DSP启动程序经双口RAM、DSP下载管理单元传递到TigerSharc系列DSP芯片。
优选的是:DSP启动程序包括代码段部分和256words的Boot loader部分,代码段部分包括顺次首尾相接的N段代码段,N的数量与TigerSharc系列DSP芯片的数量相同。
非零代码段包含:(1)非零代码段标头信息,(2)非零代码段的存放地址,(3)非零代码段的内容。其中非零代码段标头信息包含:(1)本代码段标识类别信息(非零代码段、零代码段、最终代码段),(2)非零代码段所属的TigerSharc系列DSP芯片的ID号,(3)本非零代码段的内容长度。
零代码段包含:(1)零代码段标头信息,(2)零代码段的存放地址。其中零代码段标头信息包含:(1)本代码段标识类别信息(非零代码段、零代码段、最终代码段),(2)零代码段所属的TigerSharc系列DSP芯片的ID号,(3)本零代码段的内容长度。
最终代码段包含:(1)最终代码段标头信息,(2)最终代码段的存放地址,(3)最终代码段的内容。其中最终代码段标头信息包含:(1)本代码段标识类别信息(非零代码段、零代码段、最终代码段),(2)最终代码段所属的TigerSharc系列DSP芯片的ID号。(3)256words的最终代码信息。
将Boot loader部分写入TigerSharc系列DSP芯片的AutoDAM地址;
读取代码段中TigerSharc系列DSP芯片的ID信息;
判断代码段中TigerSharc系列DSP芯片的ID信息是否与当前下载该程序的TigerSharc系列DSP芯片的ID号相等;若不相等则顺序向下读取下一段代码段;若相等,则判断本段代码段是否为最终代码段;
若本代码段非最终代码段,根据本代码段的大小信息和地址信息,使用1级流水线读写的方式,通过DSP并行总线,将本代码段内容写入相应的DSP内存中。
若本代码段是最终代码段,则将最终代码段写入DSP内存中,完成本DSP的启动。
更进一步的:DSP启动程序更新时,将更新程序重新下载到NOR Flash芯片中。
更进一步的:代码段包括非零代码段、零代码段和最终代码段;非零代码段中包含代码段所属TigerSharc系列DSP芯片的ID信息,代码段存放的地址信息、代码段的大小和代码段非零的内容信息;零代码段包含代码段所属TigerSharc系列DSP芯片的ID信息,代码段存放的地址信息和代码段的大小;最终代码段包含代码段所属TigerSharc系列DSP芯片的ID信息和256Words的最终代码信息。
更进一步的:Boot loader部分写入后,延时10μs再执行读取代码段标头信息的流程;最终代码段写入DSP内存的流程为首先写入开头5个Words,延时10μs,再写入剩下的252Words。
本发明的有益效果为:
本发明在提出了一种改进的Hostboot的设计方法,在提高启动速度的同时,提高了启动过程的稳定性。在改进的Host boot的设计方法基础上,设计了TigerSharc系列DSP管理芯片,一方面降低了TigerSharc系列DSP芯片的使用难度,另一方面提高了TigerSharc系列DSP芯片的启动速度和稳定性。
本发明可以有效的管理多片TigerSharc系列DSP的启动。降低TigerSharc系列DSP的使用难度。相对外部系统而言,可以通过PCI、CAN、RS232、并行总线启动TigerSharc系列DSP。为很多不兼容的系统提供和TigerSharc系列DSP的连接方案。
本发明具有看门狗功能,此功能可同时管理多片TigerSharc系列DSP,当某DSP运行异常时,可复位DSP,并重新实现DSP的程序下载。
本发明提供了两种启动方式,一种是通过NORFlash芯片启动,这种方式直接将程序存储到NOR Flash芯片中,仅仅需要在启动程序更新的时候重新下载启动程序,不需要每次都从外界读取启动程序;一种是通过外部总线直接接收启动程序,这种方式具有更高的保密性;可通过管理单元设定启动方式,灵活多样。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为启动程序代码结构示意图。
图3为本发明Hostboot启动程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的描述。
如图1所示,TigerSharc系列DSP启动管理芯片是使用FPGA构件的启动管理芯片,包括接口单元、双口RAM单元、管理单元及DSP下载管理单元。
接口单元包括PCI总线接口、CAN总线接口和RS232总线接口,均与管理单元及双口RAM单元相连,通过PCI通讯模块、CAN通讯模块和RS232通讯模块提供多种形式的对外部系统的接口。其中双口RAM作为临时接收代码使用,作为启动程序的临时存储单元。
管理单元经控制线连接至外部控制系统,还分别与双口RAM单元及DSP下载管理单元相连;DSP下载管理单元经并行总线连接至至少一片TigerSharc系列DSP芯片,且TigerSharc系列DSP芯片不超过8片,即一片启动管理芯片最多驱动8片DSP芯片。
还包括Flash驱动单元和NOR Flash芯片;管理单元与Flash驱动单元相连;双口RAM单元经Flash驱动单元连接至NORFlash芯片;NORFlash芯片经Flash驱动单元与DSP下载管理单元通信。NORFlash芯片作为启动程序的存储芯片,用来存储下载的启动程序。
管理芯片的这种结构提供了两种启动程序到TigerSharc系列DSP芯片的启动程序通道,一种是通过接口单元从外部下载启动程序,并经双口RAM和DSP下载管理单元传递到待启动的TigerSharc系列DSP芯片,这种方式需要每次都从外部总线重新下载启动程序;一种是直接将启动程序下载在NORFlash芯片中,每次直接从NORFlash芯片中读取启动程序,而当启动程序更新时,重新将更新的启动程序下载到NORFlash芯片中,芯片启动时,直接从NORFlash芯片中读取更新后的启动程序。可以通过管理单元控制选择下载启动程序的方式和通路。
系统还包括还包括看门狗管理电路,分别与每个TigerSharc系列DSP芯片相接,实现多片DSP的看门狗管理和监控。DSP通过外部总线访问管理芯片中看门狗管理电路的寄存器,当DSP工作异常时,可复位DSP并重新实现程序的重新下载。
采用TigerSharc系列DSP启动管理芯片进行TigerSharc系列DSP启动管理的方法,需要先经管理单元选择启动模式;
管理单元控制选择经接口单元下载DSP启动程序,或选择经NOR Flash芯片启动或经外部总线启动;
若选择经NOR Flash芯片启动,DSP启动程序存储到NOR Flash芯片中,TigerSharc系列DSP芯片经DSP下载管理模块读取NOR Flash芯片中的启动程序;
若选择经外部总线启动,DSP启动程序经双口RAM、DSP下载管理单元传递到TigerSharc系列DSP芯片。
如图2所示,DSP启动程序包括代码段部分和256words的Boot loader部分,代码段部分包括顺次首尾相接的N段代码段,N的数量与TigerSharc系列DSP芯片的数量相同,每段代码段中包含代码段所属TigerSharc系列DSP芯片的ID信息、代码段存放的地址信息和代码信息。
以启动管理芯片同时驱动8片TigerSharc系列DSP芯片为例,代码段部分包括8段代码段,DSP1代码段、DSP2代码段……DSP8代码段。每个代码段的具体结构为:
如图2所示,非零代码段包含:(1)非零代码段标头信息,(2)非零代码段的存放地址,(3)非零代码段的内容。其中非零代码段标头信息包含:(1)本代码段标识类别信息(非零代码段、零代码段、最终代码段),(2)非零代码段所属的DSP的ID号(即TigerSharc系列DSP1、TigerSharc系列DSP2……TigerSharc系列DSP 8),(3)本非零代码段的内容长度。
零代码段包含:(1)零代码段标头信息,(2)零代码段的存放地址。其中零代码段标头信息包含:(1)本代码段标识类别信息(非零代码段、零代码段、最终代码段),(2)零代码段所属的DSP的ID号,(3)本零代码段的内容长度。
最终代码段包含:(1)最终代码段标头信息,(2)最终代码段的存放地址,(3)最终代码段的内容。其中最终代码段标头信息包含:(1)本代码段标识类别信息(非零代码段、零代码段、最终代码段),(2)最终代码段所属的DSP的ID号。(3)256words的最终代码信息。
将该启动管理芯片用于TigerSharc系列DSP芯片启动管理的方法流程如图3所示:
将Boot loader部分写入TigerSharc系列DSP芯片的AutoDAM地址;
读取代码段中TigerSharc系列DSP芯片的ID信息;代码段标头信息包括:1、DSP的ID信息;2、代码段的属性(非零代码段、零代码段或者最终代码段);3代码段的长度。
判断代码段中DSP芯片的ID信息是否与当前下载该程序的TigerSharc系列DSP芯片的ID号相等,即代码段N是否与TigerSharc系列DSP N相匹配;若不相等则顺序向下读取下一段代码段,直至代码段中包含的DSP的ID号与当前下载该程序的TigerSharc系列DSP的ID号相等;若相等,则判断本段代码段是否为最终代码段;
若本代码段非最终代码段,根据本代码段的大小信息和地址信息,使用1级流水写入的方式,通过DSP并行总线,将本代码段内容写入相应的DSP内存中。
若本代码段是最终代码段,则将最终代码段写入DSP内存中;下载启动程序。
Boot loader部分写入后,延时10μs再执行读取代码段标头信息的流程;最终代码段写入DSP内存的流程为首先写入开头5个Words,延时10μs,再写入剩下的252Words。
改进的Host boot是将TigerSharc系列DSP的流水线机制应用于标准Host boot过程中。在代码段下载过程中,使用流水线写入机制代替AutoDMA的写入机制。由于TigerSharc系列DSP采用公用的外总线设计,并且片内内存可以通过外总线读写。使用1级流水线写入具有很高的写入速度,在一个DSP时钟周期可以完成一个Word的写入。这种方式相对于AutoDMA模式而言极大得减少了代码内容的写入时间,因而降低了整个程序的下载时间。

Claims (8)

1.TigerSharc系列DSP启动管理芯片,其特征在于:包括接口单元、双口RAM单元、管理单元及DSP下载管理单元;所述接口单元分别与双口RAM单元和管理单元相连;所述管理单元经控制线连接至外部控制系统,还分别与双口RAM单元及DSP下载管理单元相连;所述DSP下载管理单元经并行总线连接至至少一片TigerSharc系列DSP芯片;还包括Flash驱动单元和NOR Flash芯片;管理单元与Flash驱动单元相连;双口RAM单元经Flash驱动单元连接至NOR Flash芯片;NOR Flash芯片经Flash驱动单元与DSP下载管理单元通信;管理单元控制选择经接口单元下载DSP启动程序,或选择经NOR Flash芯片下载启动程序;若选择从接口单元下载DSP启动程序,则管理单元控制经接口单元从启动管理芯片外部下载DSP启动程序,并经双口RAM单元及DSP下载管理单元传递到待启动的TigerSharc系列DSP芯片;若选择经NOR Flash芯片下载启动程序,则将DSP启动程序下载到NOR Flash芯片中,芯片启动时,直接从NOR Flash芯片中读取启动程序,当启动程序更新时,重新将更新后的启动程序下载到NOR Flash芯片中,芯片启动时,直接从NOR Flash芯片中读取更新后的启动程序。
2.如权利要求1所述的TigerSharc系列DSP启动管理芯片,其特征在于:所述接口单元包括PCI总线接口、CAN总线接口和RS232总线接口,均与管理单元及双口RAM单元相连。
3.如权利要求1所述的TigerSharc系列DSP启动管理芯片,其特征在于:还包括看门狗管理电路,分别与每个TigerSharc系列DSP芯片相接。
4.采用权利要求1所述的TigerSharc系列DSP启动管理芯片进行TigerSharc系列DSP启动管理的方法,其特征在于:
管理单元控制经接口单元下载DSP启动程序,选择经NOR Flash芯片启动或经外部总线启动;
若选择经NOR Flash芯片启动,DSP启动程序存储到NOR Flash芯片中,TigerSharc系列DSP芯片经DSP下载管理模块读取NOR Flash芯片中的启动程序;
若选择经外部总线启动,DSP启动程序经双口RAM、DSP下载管理单元传递到TigerSharc系列DSP芯片。
5.如权利要求4所述的TigerSharc系列DSP下载管理芯片进行TigerSharc系列DSP启动管理的方法,其特征在于:
DSP启动程序包括代码段部分和256words的Boot loader部分,所述代码段部分包括顺次首尾相接的N段代码段,N的数量与TigerSharc系列DSP芯片的数量相同,每段代码段中包含代码段所属TigerSharc系列DSP芯片的ID信息、代码段存放的地址信息和256words的最终代码信息;
将Boot loader部分写入TigerSharc系列DSP芯片的AutoDAM地址;
读取代码段中TigerSharc系列DSP芯片的ID信息;
判断代码段中TigerSharc系列DSP芯片的ID信息是否与当前下载该程序的TigerSharc系列DSP芯片的ID号相等;若不相等则顺序向下读取下一段代码段;若相等,则判断本段代码段是否为最终代码段;
若本代码段非最终代码段,根据本代码段的大小信息和地址信息,使用1级流水线写入的方式,通过DSP并行总线,将本代码段内容写入相应的DSP内存中;
若本代码段是最终代码段,则将最终代码段写入DSP内存中。
6.如权利要求4或5所述的TigerSharc系列DSP下载管理芯片进行TigerSharc系列DSP启动管理的方法,其特征在于:DSP启动程序更新时,将更新程序重新下载到NOR Flash芯片中。
7.如权利要求4或5所述的TigerSharc系列DSP下载管理芯片进行TigerSharc系列DSP启动管理的方法,其特征在于:所述代码段包括非零代码段、零代码段和最终代码段;
非零代码段包含:(1)非零代码段标头信息,(2)非零代码段的存放地址,(3)非零代码段的内容;其中非零代码段标头信息包含:(1)本代码段标识类别信息,(2)非零代码段所属的TigerSharc系列DSP芯片的ID号,(3)本非零代码段的内容长度;
零代码段包含:(1)零代码段标头信息,(2)零代码段的存放地址;其中零代码段标头信息包含:(1)本代码段标识类别信息,(2)零代码段所属的TigerSharc系列DSP芯片的ID号,(3)本零代码段的内容长度;
最终代码段包含:(1)最终代码段标头信息,(2)最终代码段的存放地址,(3)最终代码段的内容。其中最终代码段标头信息包含:(1)本代码段标识类别信息,(2)最终代码段所属的TigerSharc系列DSP芯片的ID号,(3)256words的最终代码信息;
所述代码段标识类别信息包括:非零代码段、零代码段和最终代码段。
8.如权利要求7所述的TigerSharc系列DSP下载管理芯片进行TigerSharc系列DSP下载管理的方法,其特征在于:Boot loader部分写入后,延时10μs再执行读取代码段标头信息的流程;最终代码段写入DSP内存的流程为首先写入开头5个Words,延时10μs,再写入剩下的252Words。
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