趙俊杰，孫大光

(昆明船舶設(shè)備研究試驗(yàn)中心，云南昆明 650051)

ADSP TS201S Link口在多DSP系統(tǒng)中的應(yīng)用

趙俊杰，孫大光

(昆明船舶設(shè)備研究試驗(yàn)中心，云南昆明 650051)

在多點(diǎn)實(shí)時(shí)收發(fā)水下聲學(xué)尺度目標(biāo)模擬器研制中，采用多DSP系統(tǒng)可以較好完成信號(hào)處理任務(wù)。本文介紹應(yīng)用ADSPTS201SLink口完成以下工作：進(jìn)行多DSP鏈?zhǔn)郊虞d，利用Link口中斷同步多DSP工作和DSP間實(shí)時(shí)雙向通信。結(jié)果表明，信號(hào)處理程序運(yùn)行良好，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

鏈?zhǔn)郊虞d；Link口中斷；Link口雙向通信；ADSPTS201S

0 引 言

在水聲對(duì)抗技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，聲自導(dǎo)魚(yú)雷的尺度識(shí)別能力已成為魚(yú)雷捕獲、跟蹤目標(biāo)的基本條件[1]。在水聲對(duì)抗領(lǐng)域，魚(yú)雷對(duì)抗器材也從常用的點(diǎn)源模擬器發(fā)展到尺度式目標(biāo)模擬器。

為提高目標(biāo)特性模擬真實(shí)程度，開(kāi)展了多點(diǎn)實(shí)時(shí)收發(fā)水下聲學(xué)尺度目標(biāo)模擬器的研制，相對(duì)于現(xiàn)有單收多發(fā)方式聲學(xué)尺度目標(biāo)模擬器，其信號(hào)處理復(fù)雜度提高較多，在此情況下，采用多DSP系統(tǒng)可以較好完成信號(hào)處理任務(wù)。

通過(guò)Link口互聯(lián)，ADSPTS201S芯片集成了無(wú)縫多處理器支持功能，便于多處理器DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為處理器間通信提供了最大的帶寬。ADSP TS201S有4個(gè)獨(dú)立的Link口，為L(zhǎng)VDS的差分連接模式，可以進(jìn)行完全雙向通信，Link口時(shí)鐘最高可達(dá)到核內(nèi)時(shí)鐘速度，提供了更高的工作速度和更高的可靠性[2]。

在多點(diǎn)實(shí)時(shí)收發(fā)水下聲學(xué)尺度目標(biāo)模擬器信號(hào)處理程序中，應(yīng)用Link口完成以下工作：進(jìn)行多DSP鏈?zhǔn)郊虞d，利用Link口中斷同步多DSP工作和DSP間實(shí)時(shí)雙向通信。

數(shù)據(jù)收發(fā)板和信號(hào)處理板構(gòu)成多點(diǎn)實(shí)時(shí)收發(fā)尺度目標(biāo)模擬器信號(hào)處理設(shè)備，板上多片DSP通過(guò)Link口實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1 多DSP鏈?zhǔn)郊虞d

在通過(guò)Link口耦合的多處理器系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的程序加載是非常關(guān)鍵的一步[3]。如果程序不能正常加載，整個(gè)DSP系統(tǒng)將不能工作，而且對(duì)于多個(gè)DSP程序來(lái)說(shuō)，其加載順序也有要求，如果加載順序不對(duì)，DSP系統(tǒng)工作會(huì)產(chǎn)生紊亂。

目標(biāo)模擬器信號(hào)處理程序共有5個(gè)模塊，分別工作于5片DSP上。在片間Link口通信程序中，DSP2，DSP3和DSP4開(kāi)始工作后應(yīng)首先將其接收Link口初始化，等待DSP1通過(guò)各Link口發(fā)送A/D采樣數(shù)據(jù)；同理DSP1開(kāi)始工作后也應(yīng)首先將其接收Link口初始化，等待DSP0通過(guò)Link口發(fā)送A/D采樣數(shù)據(jù)，這樣發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)接收端才能夠無(wú)誤接收。因此，信號(hào)處理板上的程序模塊應(yīng)先于數(shù)據(jù)收發(fā)板上的程序模塊開(kāi)始工作，系統(tǒng)通過(guò)控制各片DSP程序模塊的加載順序來(lái)保證工作正常。

采用主機(jī)獨(dú)立加載各片DSP程序模塊的方式不能精確控制加載完成時(shí)間，各DSP開(kāi)始工作時(shí)刻不能?chē)?yán)格掌握，容易造成加載故障。采用多DSP鏈?zhǔn)郊虞d方式，在各片DSP程序模塊編寫(xiě)時(shí)已經(jīng)確定了加載順序，編譯時(shí)被加載程序模塊嵌入上一級(jí)程序模塊，運(yùn)行時(shí)只需加載一片后，其他模塊的加載可鏈?zhǔn)秸归_(kāi)。

目標(biāo)模擬器各片DSP程序模塊加載按以下順序進(jìn)行：DSP4首先通過(guò)主機(jī)加載模式加載，之后DSP4通過(guò)Link口加載模式加載DSP1，DSP1通過(guò)Link口加載模式加載DSP3，DSP2和DSP0。

DSP0程序模塊編譯為.ldr格式，在DSP1程序模塊編譯時(shí)嵌入；DSP3，DSP2和DSP1程序模塊編譯為.ldr格式，在DSP4程序模塊編譯時(shí)嵌入，最終生成的DSP4.dxe文件集成了目標(biāo)模擬器信號(hào)處理程序所有功能模塊，當(dāng)DSP4程序模塊加載運(yùn)行后，通過(guò)Link口加載DSP1程序模塊。DSP1程序模塊自動(dòng)引導(dǎo)運(yùn)行后使能其Link口中斷，等待DSP0使能IRQ中斷，讀取AD芯片的采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行通過(guò)Link口將數(shù)據(jù)送向DSP1。

DSP開(kāi)發(fā)軟件Visual DSP++內(nèi)嵌了Link口加載內(nèi)核引導(dǎo)程序，可以在對(duì)被加載DSP程序模塊以.ldr格式編譯時(shí)生成長(zhǎng)度為256個(gè)字的程序加載碼，其中包含TS201初始化程序以及用戶(hù)程序長(zhǎng)度等信息，添加在DSP程序模塊開(kāi)始部分，與其合成一個(gè)Link口加載方式的輸出文件.ldr[4]。系統(tǒng)默認(rèn)的Link口加載內(nèi)核引導(dǎo)程序TS201-link.asm是針對(duì)處理器Link口3進(jìn)行編寫(xiě)的，各片DSP程序模塊應(yīng)將其分別設(shè)置為實(shí)際所需的Link口數(shù)字，逐次重新編譯系統(tǒng)自帶工程生成新的庫(kù)文件可執(zhí)行代碼，才能使用加載內(nèi)核引導(dǎo)程序[5]。

在加載過(guò)程中，加載程序模塊將加載碼和用戶(hù)程序分開(kāi)傳輸。Link口緩沖器LBUFTX每次接收4字長(zhǎng)度的被加載DSP程序模塊加載碼，Link口狀態(tài)寄存器LTSTATX位表明Link口忙閑狀態(tài)，只要Link口將之前數(shù)據(jù)傳輸完畢，即可再向緩沖器寫(xiě)入4字?jǐn)?shù)據(jù)。完成256字長(zhǎng)加載碼傳送后，應(yīng)等待被加載程序加載碼運(yùn)行后再進(jìn)行用戶(hù)程序傳送。同理，傳送完用戶(hù)程序部分后，也應(yīng)等待其運(yùn)行并完成其自身初始化。之后，整個(gè)多DSP系統(tǒng)Link口加載過(guò)程結(jié)束。Link口加載流程如圖2所示。

另外，加載程序模塊進(jìn)行程序加載時(shí)，需要預(yù)先知道被加載程序模塊的長(zhǎng)度，在加載程序模塊中定義這個(gè)長(zhǎng)度數(shù)值的空間，而這個(gè)長(zhǎng)度數(shù)值可根據(jù)編譯器報(bào)錯(cuò)中的提示進(jìn)行修正。

2 利用Link口中斷同步多DSP工作

各片DSP程序模塊Link口通信程序中，將相應(yīng)的DMA通道禁止使能，當(dāng)有數(shù)據(jù)進(jìn)入Link口接收緩沖時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生Link口服務(wù)請(qǐng)求中斷[6]。

魚(yú)雷自導(dǎo)信號(hào)被目標(biāo)模擬器不同接收換能器接收，經(jīng)前置信號(hào)處理電路組件處理后形成多個(gè)中斷，傳至數(shù)據(jù)收發(fā)板DSP0。在一個(gè)中斷周期內(nèi)，DSP0依次響應(yīng)所有中斷，將所有A/D采樣數(shù)據(jù)接收存儲(chǔ)，隨后立即打包并通過(guò)Link口傳送至DSP1。DSP1因此產(chǎn)生Link口中斷，在中斷服務(wù)程序中將接收的A/D數(shù)據(jù)分發(fā)至對(duì)應(yīng)的DSP2，DSP3和DSP4芯片，并以此中斷為片上時(shí)間計(jì)數(shù)單位。DSP2，DSP3和DSP4產(chǎn)生Link口中斷，接收A/D數(shù)據(jù)進(jìn)行并行信號(hào)處理。

每片DSP處理信號(hào)產(chǎn)生的回波控制信息在下次中斷時(shí)均返回至DSP1，由其回傳至數(shù)據(jù)收發(fā)板DSP0。DSP0依據(jù)回波控制信息將存儲(chǔ)的A/D采樣數(shù)據(jù)送至功率放大組件，控制多路回波的形成及回發(fā)。

這樣，利用Link口中斷可以同步多DSP工作，在一個(gè)中斷周期內(nèi)，將采集的數(shù)據(jù)塊完成處理，保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。目標(biāo)模擬器工作流程如圖3所示。

3 DSP間實(shí)時(shí)雙向通信

ADSPTS201S片上有4個(gè)Link口，每個(gè)Link口都由4位雙向差分?jǐn)?shù)據(jù)線(xiàn)和另外3個(gè)控制信號(hào)構(gòu)成。數(shù)據(jù)通信時(shí)，Link口可以直接由處理器核控制，也可以由DMA控制器控制[7]。ADSPTS201SLink 口結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。

目標(biāo)模擬器各DSP程序模塊L ink口通信采用DMA方式，實(shí)現(xiàn)無(wú)處理器核參與的數(shù)據(jù)高速傳送。編碼為1位傳輸方式。通過(guò)設(shè)置LTCTLx，Link口配置為內(nèi)核時(shí)鐘的1/1。

信號(hào)處理板上的DSP1芯片內(nèi)嵌數(shù)據(jù)交換模塊，其中的代碼實(shí)現(xiàn)Link口雙向通信功能，在一個(gè)采樣中斷周期內(nèi)，接收多個(gè)自導(dǎo)信號(hào)采樣數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)定處理任務(wù)分配策略轉(zhuǎn)發(fā)至不同芯片；與此同時(shí)接收不同芯片處理結(jié)果，并上傳至數(shù)據(jù)收發(fā)板DSP0。

DSP1芯片集中控制其上的4個(gè)Link口完成以上功能，且都采用雙向通信功能，由于多路數(shù)據(jù)流傳輸時(shí)序需要，應(yīng)在接收代碼后插入NOP語(yǔ)句，形成合適的等待時(shí)間之后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)操作。同理，數(shù)據(jù)分發(fā)后也應(yīng)等待再進(jìn)行接收返回的回波控制信息動(dòng)作，等待接收完畢之后再進(jìn)行最后的回傳發(fā)送。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文主要介紹了在多點(diǎn)實(shí)時(shí)收發(fā)水下聲學(xué)尺度目標(biāo)模擬器信號(hào)處理程序開(kāi)發(fā)中，TS201S Link口在多DSP系統(tǒng)中的多項(xiàng)應(yīng)用，展示了Link口通信的強(qiáng)大功能，可供軟件開(kāi)發(fā)者參考。

[1]陳建青,趙俊杰.一種尺度目標(biāo)模擬器的模擬逼真度分析[J].魚(yú)雷技術(shù),2014,22(6):442–446.CHEN Jian-qing,ZHAO Jun-jie.Fidelity analysis of a scale target simulator[J].Torpedo Technology,2014,22(6):442–446.

[2]劉書(shū)明,羅勇江.ADSPTS20XS 系列 DSP 原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007,184–185.

[3]劉書(shū)明,蘇濤,羅軍輝.TigerSHARCDSP 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004,405.

[4]B LERNER.ADSP-TS20x TigerSHARC 處理器的啟動(dòng)加載內(nèi)核運(yùn)行[EB/OL].Engineer-to-Engineer指南,2004,EE-200.

[5]Analog Devices 公司.ADSP-TS201 Tiger SHARC 處理器編程參考[EB/OL].United States:Analog Devices 公司,2003,6:16–19.

[6]蘇濤,崔向陽(yáng).TigerSHARC 系列 DSP 應(yīng)用教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009,29.

[7]Analog Devices 公司.ADSP-TS201 TigerSHARC 處理器硬件參考[EB/OL].United States:Analog Devices 公司,2003,5:36–37.

Application of ADSP TS201S Link port in multi DSP system

ZHAO Jun-jie,SUN Da-guang
(Kunming Shipborne Equipment Research and Test Center,Kunming 650051,China)

In the development of underwater acoustic scale target simulator for multi-point real-time transmission,multi DSP system can perform signal processing tasks better.This article describes the application of ADSPTS201SLink port to complete the following tasks:multi DSP chain loading,using Link port interrupt synchronise multi DSP work and real-time two-way communication between DSP.The results show that the signal processing program runs well and meets the design requirements.

chain loading；Link port interrupt；Link port two-way communication；ADSP-TS201S

TB556

A

1672–7649(2017)12–0111–03

10.3404/j.issn.1672–7649.2017.12.023

2017–05–20；

2017–07–25

趙俊杰(1981–)，男，碩士，工程師，主要從事水聲目標(biāo)模擬信號(hào)處理技術(shù)研究。