CN117215664A - 一种片上系统多核dsp快速启动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种片上系统多核DSP快速启动方法，包括以下步骤：解析DSP核的编译文件，获取源码信息；基于待加载DSP核的个数和所述源码信息构建版本头信息，所述版本头信息包括所有待加载DSP核的源码布局信息；主控核读取版本头信息，分析获得待加载DSP核数和对应核号；主控核根据所述待加载DSP核数和核号提取所述源码布局信息，并基于所述源码布局信息配置DMA通道将待加载DSP核的版本源码载入相应的存储空间，所述源码布局信息用来将所述版本源码布局于各个存储空间，并为每个存储空间的版本源码分配一个连续完整的地址空间。本发明能够更好的管理多核DSP版本，有效提升主控核加载版本效率，实现DSP的快速启动。
Description
技术领域
本发明涉及IC设计技术领域，特别是涉及一种片上系统多核DSP快速启动方法。
背景技术
随着通信技术，多媒体技术，芯片技术的发展演进，位宽更高、处理速度更快的多核DSP需求越来越大，并广泛集成于大型SOC芯片。SOC中集成的核数越多产品启动的耗时必然增加，产品设备能否快速启动已成为产品竞争力的一项重要指标。
在SOC系统中DSP一般作为从核实现数字信号处理，采用多核非对称结构集成于SOC芯片，可集成几个甚至几十个DSP内核，因此DSP作为从核其启动所需的时间和存储版本的空间也随之增加。
现行DSP版本布局方案一般采取一段连续的数据/程序以连续数据块结构为粒度的数据块进行累加摆放，多核又按照单核版本进行累加。由于数据的不连续性，数据块较为离散，无论主控核通过内存拷贝函数memcpy，还是调用通用DMA对DSP版本进行串行加载，效率都相对低下。
此外，现行DSP版本对用户多为黑盒，其中较少或者不携带版本相关的维护性信息。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种片上系统多核DSP快速启动方法，能够更好的管理多核DSP的版本，并有效提升主控核加载多核DSP版本效率，实现DSP的快速启动。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种片上系统多核DSP快速启动方法，包括以下步骤：
解析DSP核的编译文件，获取源码信息；
基于待加载DSP核的个数和所述源码信息构建版本头信息，所述版本头信息包括所有待加载DSP核的源码布局信息；
主控核读取版本头信息，分析获得待加载DSP核数和对应核号；
主控核根据所述待加载DSP核数和核号提取所述源码布局信息，并基于所述源码布局信息配置DMA通道将待加载DSP核的版本源码载入相应存储空间，所述源码布局信息用来将所述版本源码布局于各个存储空间，且为每个存储空间的版本源码分配一个连续完整的地址空间。
进一步的，所述版本源码通过以下方法获得：
提取所述源码信息中的程序源码和数据源码；
对所述程序源码和数据源码进行紧凑归整化处理；
基于处理后的所述程序源码和数据源码构建所述版本源码。
进一步的，所述对所述程序源码和数据源码进行紧凑归整化处理包括：
使用“0”对所述程序源码中程序段与程序段之间的间隔进行填充；
使用“0”对所述数据源码中数据段与数据段之间的间隔进行填充。
进一步的，所述提取所述源码信息中的程序源码和数据源码，与所述基于处理后的所述程序源码和数据源码构建所述版本源码之间，还包括对所述数据源码进行去冗余处理的步骤，所述对所述数据源码进行去冗余处理包括：
确定所述数据源码中的冗余数据源码，所述冗余数据源码包括，初始值与其目标存储空间复位后的初始值相等的数据源码；
为所述冗余数据源码分配高位地址空间，并在启动时不对所述冗余数据源码进行加载。
进一步的，所述源码布局信息包括：
标识程序信息，用来将所述程序源码布局于各个存储空间；
标识数据信息，用来将所述数据源码布局于各个存储空间。
进一步的，所述存储空间包括核内存储空间和核外存储空间。
进一步的，所述基于所述源码布局信息配置DMA通道将待加载DSP核的版本源码载入相应的存储空间，包括：
根据所述标识程序信息配置待加载DSP核的PDMA通道，将程序源码载入相应核内存储空间；
根据所述标识数据信息配置待加载DSP核的DDMA通道，将数据源码载入相应核内存储空间；
根据所述标识程序信息和所述标识数据信息配置通用DMA通道，采用链式传输方式，将程序源码和数据源码载入相应核外存储空间。
进一步的，通用DMA通道、以及各个待加载DSP核的PDMA通道和DDMA通道并行工作。
进一步的，所述核内存储空间包括核内TCM空间，所述核外存储空间包括片上RAM空间和片外DDR空间。
进一步的，所述版本头信息还包括各个DSP核的编译时间，所述各个DSP核的编译时间和所述源码布局信息构成私有信息部分；所述版本头信息还包括用来标识整个版本相关信息的公用信息部分，所述公用信息部分包括版本号信息、版本总长度、版本安全校验信息、以及运行核数标识，所述运行核数标识用来标识所述待加载DSP核个数和对应核号。
进一步的，所述基于待加载DSP核的个数和所述源码信息构建版本头信息与所述主控核读取版本头信息之间，还包括将版本数据由片外静态非易失存储设备复制到片外动态数据存储设备的步骤，所述版本数据包括所述版本头信息和所述版本源码。
进一步的，所述主控核根据所述待加载DSP核数和核号提取所述源码布局信息，并基于所述源码布局信息配置DMA通道将待加载DSP核的版本源码载入相应的存储空间之后，还包括将加载完成后的DSP核解复位的步骤。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：(1)本发明对版本源码进行紧凑归整化处理，通过填补程序段之间、以及数据段之间的间隔，将源码化零为整，便于进行整体搬运；
(2)本发明对数据源码进行去冗余处理，根据DSP嵌入式使用场景，利用尾部裁剪方法将不需要加载的数据源码进行裁剪，减小了版本大小；
(3)本发明根据不同存储空间，将版本源码块状化，每个存储空间的版本源码都是一个独立的整体，对各个待加载DSP核的核内存储空间，采用PDMA搬运程序源码，采用DDMA搬运数据源码，对核外存储空间，采用通用DMA进行链式传输，各个DSP核的PDMA、DDMA以及系统的DMA并行工作，只需要对PDMA、DDMA、以及DMA设置一次就可以完成搬运；
(4)本发明设计了一种新的版本头结构，将公用信息和各个DSP核的私有信息以统一的数据结构形式组合在一起，布局清晰，通读性强，便于版本的制作和高效管理，提升可调可测的便利性和可维护性。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的版本结构图；
图2是本发明第一实施方式的版本头结构图；
图3是本发明第一实施方式中版本头与版本源码映射关系示意图；
图4是本发明第一实施方式的多核DSP快速启动流程示意图；
图5是本发明第一实施方式的版本生成流程图；
图6是本发明第一实施方式的版本头结构编码的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种片上系统多核DSP快速启动方法，本实施方式中的片上系统采用的DSP核为CEVA XC12。
为实现该方法，本发明设计了一种版本架构，如图1所示，包括版本头、版本源码和版本尾三部分。
其一，版本头结构如图2所示，包括：
(1)公用信息部分，用来标识整个版本相关信息，主要包括：
DSP版本号信息：用来标识版本号，在版本编译时指定，在制作版本时填写；
版本总长度：整个版本的总长度；
版本安全校验信息：版本校验信息，用来确保版本载入DSP前无损；
运行核数标识：标识运行核数和运行的核号，可根据用户指定的核数和核号进行标识各个DSP核的私有信息(动态)。
保留字段：扩展使用。
(2)核私有信息部分，包括每个DSP核的头信息，并以统一结构进行标识，主要包括：
编译时间：标识核的编译时间；
标识程序信息：
基于DSP嵌入式程序源码主要布局于核内TCM程序空间、片上ram空间、以及片外DDR空间，在版本头信息中对这三个存储空间均设计结构体用来标识程序源码的加载地址，加载长度，待加载源码位置信息。
版本头信息与版本源码的映射关系如图3所示，以核0为例，根据版本头核0信息，可以获取“TCM程序(源)相对版本头的偏移量”、“TCM程序长度”、待加载源码位置信息即程序(源)相对版本的偏移量和程序长度。
标识数据信息：
基于DSP嵌入式数据源码主要布局于核内TCM数据空间、片上ram空间、以及片外DDR空间，在版本头信息中对这三个存储空间均设计结构体用来标识数据源码的加载地址，加载长度，待加载源码位置信息。
版本头信息与版本源码的映射关系如图3所示，以核0为例，根据版本头核0信息，可以获取“TCM数据(源)相对版本头的偏移量”，“TCM数据长度”、以及“TCM数据起始地址(目的地址)”。
对于具有多个DSP核的片上系统的版本头信息，制作时按照运行核数，将各核私有头信息按照固定结构格式进行累加。
其二，为了实现多核DSP的快速启动，还需要对版本源码进行处理和结构设计，具体包括：
(1)对版本源码进行紧凑化设计。因为DSP嵌入式程序和数据的存储布局是确定的，程序段和程序段之间、数据段和数据段之间都存在间隔(空洞)，但间隔都不会太大，这就造成程序段或者数据段的离散化，所以为了快速加载制作版本时将空洞补“0”，使程序的版本连续，这种化零为整的版本制作办法能够使离散程序或者数据段紧凑归整化；
(2)对数据源码进行去冗余化设计。根据DSP嵌入式使用的场景，大部分数据源码不需加载，设计尾部裁剪方法将冗余源码进行裁剪，以减小版本的大小。一些初始值为“0”的数据，比如BSS段，业务的大数据空间等，在去冗余化设计时可以为其分配高位存储地址，并在启动时不对该数据进行加载。因为其目标存储空间在上电复位后的初始值为“0”，与该数据的初始值相同，所以将这部分数据源码作为冗余源码进行裁剪，即在启动时不进行加载也不会影响未来对该数据的相关操作；
(3)依据存储空间将版本源码，将版本源码块状化，每个存储空间的版本源码都是一个独立的整体，这样对任一存储空间，只需要对DMA设置一次就可以完成搬运。
版本源码归整化，块状化和去冗余后，能在加载版本时充分发挥DMA大块数据搬移和链式搬移的优势；同时版本源码与版本管理维护信息的分离设计，多核版本中各个核的源码独立摆放，可以通过调用各个DSP核的PDMA/DDMA实现DSP的PTCM(程序)和DTCM(数据)的加载，同时SOC系统的通用DMA为每个DSP核分配一个加载通道，以实现各个DSP核片上RAM、片外DDR上布局的程序和数据的链式加载，最终实现DSP的快速启动。
其三，版本尾的设计：
版本尾由填充标识版本结束信息，便于维护版本。
基于上述版本头结构，将各个DSP核IDE编译输出的COFF/ELF文件进行转换，最终生成版本的2进制bin文件。具体方法如图5所示：
A1.解析各个DSP核的COFF/ELF文件，解释出各个核的源码信息(*.out文件)；
A2.根据核数和步骤A1中得到的各个核的源码信息，解析出“版本头”部分的信息；
A3.基于步骤A2中解析出的信息，生成版本头信息，其结构编码如图6所示；
A4.将步骤A2中解析出的源码信息进行正序和分离操作。其中，分离操作是指：通过步骤A1解析出源码信息中，程序源码和数据源码相互交织存放在一个文件中，需要将程序和数据分离，且将部署在不同内存空间程序和数据进一步分离生成独立的文件，该文件为中间过程文件。正序操作是指：解析出的程序源码和数据源码并不一定是按照地址由低到高的排序，可能出现整块源码的地址乱序，存在高低地址交叉的情况，需要对源码由低到高重新进行排序。
A5.将经过正序和分离后的源码信息进行离散归整，块状化和去冗余处理；
A6.按照图1中的结构将版本源码重新组合并打包，实现版本制作。
在版本制作完成后，将版本写入FLASH，如图4所示，通过以下步骤实现片上系统多核DSP的快速启动：
B1.系统boot阶段将DSP版本由FLASH复制到DDR；
B2.控核读取版本头信息，做版本安全校验；
B3.主控核读取版本头信息，分析“运行DSP核数标志”，获取待加载核个数coreNum和核号coreIdx；
B4.主控核根据coreNum，确认版本头中核私有部分的总长度，同时能够确认版本源码的位置；分析确认各个核信息；
B5.主控核调用多通道DMA及DSP的PDMA/DDMA实现对各个DSP核版本并行加载，其中对任一存储空间的程序源码或者数据源码，主控核分析各核的版本头信息，可知版本头中各个核源码的部署信息，分别调用DSP核PDMA/DDMA实现对TCM(PTCM/DTCM)的程序和数据源码的加载；针对部署在片上RAM或者DDR上的版本源码，SOC系统调用通用DMA，为每个DSP核分配一条通道，以链式模式一次实现部署在片上RAM及DDR上程序和数据的加载(根据经验部署在片上RAM和DDR的数据源码一般都会被去冗余)。具体加载方式如下：
主控核调用DSP各个核的PDMA实现对DSP PTCM(核内的紧耦合程序存储空间)源码加载；
主控核调用DSP各个核的DDMA实现对DSP DTCM(核内的紧耦合数据存储空间)源码加载；
主控核为每个DSP核分配一条SoC系统的通用DMA通道，以链式方案配置实现对DSP核部署在片上RAM空间和片外DDR空间上的程序和数据源码的加载。
B6.待DSP版本源码加载完成后，将DSP解复位，实现DSP启动。
综上可知，本发明提供的多核DSP快速启动方法，能够解决现行方案中多核版本无统一版本标识和管理维护信息的问题；并通过本发明解决版本中程序、数据源码离散化的问题，以及数据源码冗余化的问题。使用本发明能够更好的管理多核DSP的版本，并有效提升主控核加载多核DSP版本效率，实现DSP的快速启动。
Claims (10)
1.一种片上系统多核DSP快速启动方法，其特征在于，包括以下步骤：
解析DSP核的编译文件，获取源码信息；
基于待加载DSP核的个数和所述源码信息构建版本头信息，所述版本头信息包括所有待加载DSP核的源码布局信息；
主控核读取版本头信息，分析获得待加载DSP核数和对应核号；
主控核根据所述待加载DSP核数和核号提取所述源码布局信息，并基于所述源码布局信息配置DMA通道将待加载DSP核的版本源码载入相应的存储空间，所述源码布局信息用来将所述版本源码布局于各个存储空间，且为每个存储空间的版本源码分配一个连续完整的地址空间。
2.根据权利要求1所述的启动方法，其特征在于，所述版本源码通过以下方法获得：
提取所述源码信息中的程序源码和数据源码；
对所述程序源码和数据源码进行紧凑归整化处理；
基于处理后的所述程序源码和数据源码构建所述版本源码。
3.根据权利要求2所述的启动方法，其特征在于，所述对所述程序源码和数据源码进行紧凑归整化处理包括：
使用“0”对所述程序源码中程序段与程序段之间的间隔进行填充；
使用“0”对所述数据源码中数据段与数据段之间的间隔进行填充。
4.根据权利要求2所述的启动方法，其特征在于，所述提取所述源码信息中的程序源码和数据源码，与所述基于处理后的所述程序源码和数据源码构建所述版本源码之间，还包括对所述数据源码进行去冗余处理的步骤，所述对所述数据源码进行去冗余处理包括：
确定所述数据源码中的冗余数据源码，所述冗余数据源码包括，初始值与其目标存储空间复位后的初始值相等的数据源码；
为所述冗余数据源码分配高位地址空间，并在启动时不对所述冗余数据源码进行加载。
5.根据权利要求1所述的启动方法，其特征在于，所述源码布局信息包括：
标识程序信息，用来将所述版本源码中的程序源码布局于各个存储空间；
标识数据信息，用来将所述版本源码中的数据源码布局于各个存储空间。
6.根据权利要求5所述的启动方法，其特征在于，所述存储空间包括核内存储空间和核外存储空间。
7.根据权利要求6所述的启动方法，其特征在于，所述基于所述源码布局信息配置DMA通道将待加载DSP核的版本源码载入相应的存储空间，包括：
根据所述标识程序信息配置待加载DSP核的PDMA通道，将程序源码载入相应的核内存储空间；
根据所述标识数据信息配置待加载DSP核的DDMA通道，将数据源码载入相应的核内存储空间；
根据所述标识程序信息和所述标识数据信息配置通用DMA通道，采用链式传输方式，将程序源码和数据源码载入相应的核外存储空间。
8.根据权利要求7所述的启动方法，其特征在于，通用DMA通道、以及各个待加载DSP核的PDMA通道和DDMA通道并行工作。
9.根据权利要求1所述的启动方法，其特征在于，所述版本头信息还包括各个DSP核的编译时间，所述各个DSP核的编译时间和所述源码布局信息构成私有信息部分；所述版本头信息还包括用来标识整个版本相关信息的公用信息部分，所述公用信息部分包括版本号信息、版本总长度、版本安全校验信息、以及运行核数标识，所述运行核数标识用来标识所述待加载DSP核个数和对应核号。
10.根据权利要求1所述的启动方法，其特征在于，所述主控核根据所述待加载DSP核数和核号提取所述源码布局信息，并基于所述源码布局信息配置DMA通道将待加载DSP核的版本源码载入相应的存储空间之后，还包括将加载完成后的DSP核解复位的步骤。
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