开放式多媒体应用平台OMAP5910双核通讯技术

开放式多媒体应用平台OMAP5910为一种独特的双核结构，它将高性能低功耗的TMS320C55xDSP核与控制性能很强的ARM925微处理器结合起来，达到了完美的统一，尤其适合便携式手持设备综合处理能力的需求。ARM长于控制，DSP长于算法，但要想使二者协调配合起来产生最大的整体效能，双核之间的通讯技术研究就必不可少。

2 OMAP5910的双核结构简介

如图一所示，OMAP5910的双核结构主要包括增强型ARM925核、TMS320C55xDSP核、交换控制器、系统DMA控制器、时钟复位管理模块、内部SRAM和外部设备应用接口等模块。
增强型ARM925核是一种先进的32位精简指令集计算机处理器，工作在150Mhz的主频上，它可以执行32位或16位指令，处理32位、16位、8位数据。作为OMAP5910的主机ARM925可以访问多达4G的空间。
TMS320C55xDSP核工作主频为150Mhz，内部有32K字的DASRAM、48K字的SARAM、16K字的ROM和12K字的高速指令缓存存储器。还有用于地址变换的存储器管理单元、两级中断管理器等模块。功能非常强大，而功耗却相当低，在目前TMS320 DSP家族中最为省电。
交换控制器主要用于提供ARM、DSP、系统DMA等对OMAP5910系统存储资源（包括192K字节的内部SRAM、64M字节的外部SDRAM和128M字节的外部FLASH）进行的异步操作。系统DMA控制器经过低功耗设计，支持外部存储器、ARM925、外围之间的8位、16位、32位数据传输，有突发传送和数据打包等功能。
时钟复位管理模块可以灵活地设置和管理ARM部分、DSP部分、交换控制器的时钟，使各单元能够工作在不同的省电模式下，从而最大限度地降低整个系统的功耗。
内部192K字节32位数据宽度的SRAM为液晶显示等应用提供了较大的数据和代码存储空间。外围设备应用接口为OMAP5910在片外连接液晶、摄像头、空中接口、USB等提供了方便。

3 OMAP5910的双核通讯机制

OMAP5910通过三种方式来支持内部双核间的通讯。第一种方式是通过双核共享邮箱寄存器Mailbox来实现，双核间可以互相中断并通过邮箱寄存器传递少量数据。第二种方式是ARM通过主机接口获得对DSP存储空间和I/O空间的访问权，然后由ARM来完成数据在双核间的搬移。第三种方式就是通过ARM对DSP存储器管理单元的设置将DSP的外部存储空间映射到OMAP5910系统存储资源中，由DSP来完成双核间数据的搬移。
三种通讯方式各有千秋。第一种方式传输的数据量较小，但是传递信息可靠及时，非常适合在双核通讯中完成握手联络。后两中方式都适合在双核之间传输大量数据，但数据传输的控制者不同，第二种方式由ARM控制完成，第三种方式由DSP控制完成。在一些相对复杂的应用中ARM常常忙于对许多外围设备的控制，没有更多的时间来完成双核间的数据传输，这时利用第三种方式来完成数据搬移必然是最理想的选择。基于这种考虑，下面对第三种方式进行一个介绍。
3.1 原理框图
双核间通过DSP的存储器管理单元MMU和外部存储器接口EMIF实现通讯的实质是利用DSP MMU将DSP的外部存储器映射在OMAP5910的内部SARAM、外部SDRAM和FLASH上，使ARM，DSP及DSP DMA都能访问这三个存储区域从而实现数据共享。框图如下：

3.2 DSP MMU
DSP MMU可以将DSP外部存储空间(字节地址0x050000--0XFF7FFF或0x050000--0XFFFFFF)的任意块映射到OMAP5910的三个存储区上,块大小（1KB、4KB、64KB、1MB）可软件设置。
DSP MMU的核心结构就是32个CAM和32个RAM以及相关的几个控制、状态寄存器,其中CAM用来存放DSP的外部存储器虚拟地址及有关控制位信息;RAM用于存放OMAP5910的实际物理地址和访问允许控制位。DSP MMU使能后，当DSP访问外部存储器时，相应虚拟地址就会被送到DSP MMU处，如果虚拟地址的有效高位（当页大小为1KB、4KB、64KB、1MB时，对应的地址有效高位数分别为14、12、8、4）命中CAM，并且相应RAM中的访问允许控制位有效，那么相应RAM中的物理地址高位就和虚拟地址偏移一块儿被送到OMAP TC处，从而实现虚拟地址到物理地址的映射，然后就可以进行相关读写操作。如果虚拟地址的有效高位没有命中CAM或者相应RAM中的访问允许控制位无效，系统就会产生页错误或访问权限错误，并向ARM发起中断，在中断程序中ARM可通过查看DSP MMU有关状态寄存器来进一步了解错误原因。
DSP MMU的设置过程如下：
a. 释放 DSP MMU 的复位
b. 写 CAM_REG_H 和 CAM_REG_L 寄存器
c. 写 RAM_REG_H 和 RAM_REG_L 寄存器
d. 写 Lock Counter 寄存器
e. 将 LD_TLB_REG 寄存器写1,装载DSP MMU参数
f.使能 DSP MMU
3.3 存储模式转换
由于在OMAP5910中对于存储系统的操作,ARM处理器采用小端模式,而DSP则采用大端模式，因此当DSP访问OMAP5910的系统存储空间时,就需要进行大小端模式之间的转换。在ARM程序中对寄存器ENDIANISM进行适当设置就可以灵活地控制DSP访问OMAP5910存储空间时的数据格式。
3.4 DSP DMA
对于通过DSP的MMU和EMIF实现双核通讯来讲，当双核间通讯的数据量比较大而DSP又比较忙的时候，利用DSP DMA来实现数据的传输可以减轻DSP CPU的负担，提高整个DSP子系统运行的效率，而不会打断DSP CPU的工作。