王謙+田歡

摘要：文章基于DSP TMS320C6678和SYS/BIOS系統(tǒng)實現(xiàn)多進程以太網(wǎng)絡(luò)收發(fā)功能。文章首先介紹了TMS320C6678的特性和架構(gòu)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)開發(fā)所需要的軟件環(huán)境：CCS V5，SYS/BIOS 6和NDK，最后重點介紹多任務(wù)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：DSP6678；以太網(wǎng)；SYS/BIOS；NDK；UDP

在某型號雷達系統(tǒng)中信號處理板與多個分系統(tǒng)進行通信采用以太網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸，一般信處板上的可編程器件如DSP或者FPGA不易實現(xiàn)這種多線程功能，傳統(tǒng)的解決方法是另配一個單板機來完成此功能。這種方法缺點有2個：一是提高了近1倍的硬件成本；二是增加了系統(tǒng)復(fù)雜程度，降低了可調(diào)試性和可靠度。在本方案中使用TI公司最新推出的DSP處理器TMS320C6678，通過使用實時操作系統(tǒng)SYS/BIOS 6和TI網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工具（NDK）可以很方便地實現(xiàn)多任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)通信功能，同時，作為新一代的多核DSP處理器，可以僅使用一個核來專門完成網(wǎng)絡(luò)功能，而不影響其他的核完成信號處理功能。

1器件架構(gòu)

DSP TMS320C6678是一款超高性能支持定點和浮點運算的DSP處理器，它基于Ti公司的KeyStone多核架構(gòu)，工作時鐘最高能達到1.25GHz。該DSP擁有8個獨立的具有全處理功能的核（Core），每個核內(nèi)包括的一級程序存儲器（L1P）32KB和一級數(shù)據(jù)存儲器（L2D）32KB以及512KB的二級緩存（SL2）。除此之外的8個核心共享4096KB的共享內(nèi)部存儲器（MSM）和最多配至2GB的外部DDR3存儲器。整個芯片提供320G MAC定點計算或者160GFLOP浮點計算能力，與此同時，還具有豐富的外設(shè)接口，包括SerialRapidlO，PCIe，HyperLink，Gigabit Ethernet，EMIF，12C等接口用于數(shù)據(jù)傳輸。作為Ti公司新一代主推的DSP，對多核的支持與運算能力的提高，使其能更好地實現(xiàn)復(fù)雜的并行運算能力，在未來高速信號處理應(yīng)用中具有廣泛的前景。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)處理器（NETCP）是一個主要處理以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的硬件加速器。它具有2個千兆網(wǎng)絡(luò)模塊（GbE）用來收發(fā)符合IEEE 802.3協(xié)議的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，1個包加速器（PA）模塊用來完成一些傳統(tǒng)的操作例如字頭匹配、包修正等功能，還有1個安全加速器（SA）用來對數(shù)據(jù)包加密。NETCP可以從以太網(wǎng)接收數(shù)據(jù)，也可以通過包DMA（PKTDMA）方式從DSP或其他外設(shè)傳遞包數(shù)據(jù)。NETCP功能模塊如圖1所示。

2軟件開發(fā)環(huán)境

SYS/BIOS是一款實時多線程操作系統(tǒng)。它的所有功能模塊都可以選擇加載以獲得最小的內(nèi)存和CPU開銷。為了應(yīng)對不同的應(yīng)用，該系統(tǒng)提供了硬件中斷、軟件中斷、任務(wù)和空閑4種類型的線程，可以根據(jù)需要的優(yōu)先級和允許阻塞情況來使用這些線程類型。該系統(tǒng)可以很好地支持C/C++語言。

NDK是用來在KeyStone設(shè)備上實現(xiàn)以太網(wǎng)程序的一個開發(fā)平臺，其運行基于SYS/BIOS實時操作系統(tǒng)。它包括了所有以太網(wǎng)開發(fā)需要的硬件驅(qū)動和用戶接口（Socket），以及各層協(xié)議實現(xiàn)：應(yīng)用層HTTP，DNS；傳輸層UDP，TCP；網(wǎng)絡(luò)層IP，ICMP；數(shù)據(jù)鏈路層PPP，PPPOE等。

CCS V5.x是新一代的TI DSP開發(fā)環(huán)境，基于開源軟件WorkBench設(shè)計。對DSP進行代碼編譯，在線調(diào)試均可以在CCS環(huán)境內(nèi)完成。在編寫代碼前首先要進行工程配置，加載SYS/BIOS和NDK，以及對其必需的模塊進行選擇加載，對內(nèi)存分配進行管理，設(shè)置主進程和中斷。

3軟件架構(gòu)及實現(xiàn)

在本方案中要通過交換機實現(xiàn)對多個終端的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，每個終端具有不同的IP地址和端口號。按照終端的類型收發(fā)需求和傳輸協(xié)議可以將網(wǎng)絡(luò)套接字（Socket）分為3類：（1）按照UDP協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)。（2）按照組播協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)。（3）按照UDP協(xié)議接收/發(fā)送數(shù)據(jù)。每一種終端類型需要對Socket進行不同的配置，并且每個Socket能獨占一個進程以致相互之間不受影響。由于一些器件的初始化程序只能在Core0上完成，所以使用Core0作為專門的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理核，Core0與其他核進行數(shù)據(jù)交換在約定的公共存儲區(qū)上完成。由于項目對網(wǎng)絡(luò)實時性要求不嚴格，故數(shù)據(jù)收發(fā)能采用循環(huán)查詢的方式進行?；谝陨弦笤O(shè)計了如圖2所示的軟件實現(xiàn)流程。

在NDK中通過函數(shù)DaemonNew（）建立Socket進程，在該函數(shù)中定義了Socket類型、端口號和觸發(fā)函數(shù)。當后臺程序接收到對應(yīng)端口號的IP包后，會執(zhí)行一次觸發(fā)函數(shù)。對于只進行發(fā)送的Socket（1類、2類），由于不會接收任何IP包，也就不會進入到觸發(fā)函數(shù)。為了解決這個問題，只能借用具有接收數(shù)據(jù)的Socket（3類）來完成觸發(fā)動作?；诖嗽O(shè)計了如圖3所示的實現(xiàn)方案。

Socket3進程建立后即處于等待接收狀態(tài)，當?shù)谝淮问盏酵獠縄P數(shù)據(jù)包輸入的時候，除了完成自身的發(fā)送任務(wù)之外，向其他Socket分別發(fā)送一包內(nèi)容為空的數(shù)據(jù)，使之打開任務(wù)進程。Socket1和Socket2在進程中通過循環(huán)等待發(fā)送許可的方式進行數(shù)據(jù)發(fā)送，需要注意的是每次循環(huán)中需要插入一個Task sleep語句以保證該進程對CPU資源有一定的釋放時間，用以保證其他進程的運行。

通過運行試驗，該實現(xiàn)方法能初步滿足項目的設(shè)計要求，但是由于對新器件的使用還處于初始階段，后期運行的穩(wěn)定性及誤碼率等指標還有待進一步試驗測試。