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達芬奇( DaVinci)數字媒體技術平臺TMS320DM6446/3采用了ARM+DSP雙核的架構，本文從芯片的硬件結構入手介紹達芬奇DMSoC硬件部分及Linux OS的啟動過程。 達芬奇DMSoC硬件概述 如圖1所示，達芬奇數字媒體片上系統(DMSoC)提供：兩個內核(ARM+DSP)；視頻處理子系統(VPSS)；多種 Boot模式(NOR Flash/NAND Flash/UART0 Boot Mode)；兩個電源域；多個時鐘樹；多個引腳獨立或復用的外設。 圖1 DM6446功能結構框圖 ● ARM-DSP集成 對于雙核的達芬奇架構，大家最關心的就是兩個核之間的資源分配、通信方式及如何高效地實現資源共享各盡其能。ARM獨享(DSP不可用)的外設有：UART0/1/2，I2C，看門狗定時器，PWM0/1/2，ARM中斷控制器，USB2.0，ATA/CF，SPI，GPIO，VPSS，EMAC/MDIO，EMIFA CONTROL，VLYNQ，MMC/SD。DSP獨享(ARM不可用)的外設有：DSP中斷控制器，VICP。ARM和DSP共享的外設有：EDMA，Timer0/1，Power & Sleep Controller，ASP和EMIFA Data。 圖2 ARM-DSP集成結構 如圖2所示，可以很清楚地看到ARM可以訪問DSP片內存儲器(L2RAM和L1P/D)；DSP可以訪問ARM片內存儲器；ARM和DSP共享DDR2和AEMIF。因此，通常情況下ARM只需傳遞需要處理的數據地址指針給DSP，而無須大塊的數據搬移。ARM和DSP之間的通信可以通過相互中斷實現。ARM可以中斷DSP(通過4個通用中斷和1個不可屏蔽中斷)；DSP可以通過2個通用中斷來中斷ARM。ARM控制DSP的電源、時鐘、復位和引導。 ● DMSoC存儲器映射 達芬奇DMSoC多個片上存儲器和兩個處理器及不同的子系統相關。為了簡化軟件開發，DMSoC中所有的存儲器統一編址，如表1所示。 ● DMSoC交換中心資源 以上大家看到DMSoC有非常豐富的外設和視頻處理硬件資源，而且ARM和DSP又共享DDR2等存儲器資源，那么DMSoC又是如何確保ARM、DSP和VPSS同時訪問外設或存儲器資源時不會引起沖突呢？DMSoC中的交換中心資源(SCR：Switched Central Resource)會做出管理。如圖3所示，把任何一個發起數據傳輸的源稱為Master(每一個Master有一個專用的ID)，這個Master要訪問的目的地稱為Slave，這樣在Master和Slave之間就構成一條數據傳輸的通路。從圖3中可以看到，在SCR中可以有很多并行的Master到Slave的數據通路。如果是不同的Master、相同的Slave，那么可以通過設置每一個Master的優先級來得到特殊應用系統的最佳性能。對于大多數的Master，可以通過寄存器MSTPRI0和MSTPRI1來設置它們的優先級。如果Master是C64x+、VPSS和EDMA，可以通過它們自己的相關寄存器控制它們自己的優先級，這樣可以更加靈活、快速的實現高的視頻數據吞吐帶寬。詳細信息可以參考DM6446的數據手冊。 圖3 DMSoC交換中心資源的結構框圖 電源域及復位 達芬奇DMSoC有兩個電源域，分別是Always On域和DSP域。Always On域由CVDD ARM核電源供電，給ARM、總線、SCR和除VICP之外的所有外設提供電源；DSP電源域由CVDDDSP DSP核電源供電，給DSP和VICP提供電源。 雙核架構的達芬奇DMSoC的功耗也非常有競爭力，這一方面取決于芯片本身的工藝，另一方面也取決于芯片內部時鐘和電源的結構。如圖4所示，達芬奇DMSoC有電源休眠控制器(Power & Sleep Controller)管理芯片電源的開關及復位。可以用軟件控制DSP電源域，控制DSP及其模塊時鐘的開關和復位。PSC不支持ARM及其模塊的斷電控制、ARM的本地復位和ARM的時鐘關斷控制。同時PSC可以中斷ARM和DSP，支持IcePick仿真(emulation)特性。 圖4 DM6446的電源休眠控制器 關于達芬奇DMSoC的復位類型、觸發源及對應的復位對象請參考表2。 達芬奇DMSoC初始化流程 ● 達芬奇DMSoC復位狀態 DM644x上電復位后，芯片的絕大部分模塊都處于不工作狀態。鎖相環PLL處于旁路(Bypass)模式；DSP子系統的狀態取決于DSP_BT引腳；UART1和UART2也處于不工作狀態，UART0的狀態取決于BTSEL引腳(如果BTSEL=11，UART0工作)；EMIFA處于工作狀態，其數據總線寬度由EM_WIDTH決定，地址總線寬度由AEAW決定；芯片的大部分引腳都被配置為GPIO引腳。引腳復用通過寄存器PINMUX0和PINMUX1控制。 ● 達芬奇DMSoC初始化順序 (1)DMSoC復位。芯片的配置由PSC決定，取決于BTSEL[0-3]、EM_WIDTH、AEWA和DSP_BT的狀態。 (2)ROM boot loader(如果被選)。NAND或者UART0的初始化。 (3)引導加載(Boot-loading)。以U-boot為例，①使能電源域：DDR2和DSP；②設置時鐘頻率(ARM、DSP和DDR2時鐘的乘除系數)；③設置引腳復用控制器；④設置ARM引導啟動操作系統。 (4)操作系統啟動。以Linux為例，①初始化ARM；②初始化硬件系統；③初始化Linux環境。 ● U-boot初始化順序 通常情況下，ARM Linux要求boot loader中有少許的初始化。目前TI的DVEVM使用的是U-boot-1.1.3。U-boot代碼中首先運行的是u-boot/cpu/arm926ejs/start.S，芯片和一些DVEVM板的硬件配置主要在u-boot/board/davinci/platform.S和davinci.c中完成。其中u-boot/board/davinci/platform.S設置最基本的系統硬件環境，包括系統PLL及DDR2的初始化、PSC的配置及使能UART0、AEMIF等硬件模塊。有些工程師設計的達芬奇板可能用到了和DVEVM不同的Flash，那么就要根據用到的Flash參數修改u-boot/board/davinci/flash.c。另外，關于DM644x支持的NAND Flash ID，請參考TMS320DM644x DMSoC的相關文檔。 以NOR Flash boot為例，DVEVM u-boot初始化下列的達芬奇DMSoC內容： (1)關中斷和MMU。 (2)使能DSP電源域(PTCMD)，把DSP置為復位狀態。 (3)初始化PLL，使能DDR2，軟復位DDR2并且重新使能DDR2，使其脫離復位狀態。 (4)初始化系統PLL。 (5)配置AEMIF引腳為NOR Flash接口。 (6)VTP校準。 完成以上步驟之后，U-boot準備引導ARM Linux。 (1)配置系統的內存(通過ATAG_ MEM塊和mem=)NAND Flash和DDR2。 (2)通過TFTP加載等加載方式，加載內核到指定的存儲地址。 (3)如果定義過，加載RAM Disk。 (4)初始化傳遞到內核的引導參數(EMAC地址，串口，控制臺，視頻格式等) (5)獲得ARM Linux機類型值(DVEVM為＃901)。 (6)設置kernel tagged list。 (7)用初始值設置ARM的寄存器。 (8)調用內核。 ● Linux 初始化步驟 (1)Linux內核需要從引導加載程序(U-boot)中得到以下參數。 * 已經初始化的memory系統。 * R0＝0；R1為ARM Linux機類型值。 * R2指向ATAG結構體的內容：①物理memory區；②是否使用RAM DISK及其壓縮版的地址；③視頻驅動程序具體的初始化參數；④內核命令行；⑤其他參數(串口和版本號)。 更多關于Linux內核引導參數的信息可以參考Linux/Documentation/kernel-parameters.txt。如果要想傳遞給內核更多的參數，再u-boot中的bootargs中設置就可以了。 (2)對于壓縮的內核(aka uImage)，Linux 最初啟動Linux/arch/kernel/head.s。 (3)start_kernel()運行。位于Linux/init/main.c。 (4)Linux的第一個進程init()運行。 總結 經過上面介紹，很多DSP工程師可能會對達芬奇DMSoC及Linux啟動流程有一個感性的認識，雙核架構的達芬奇DMSoC帶給我們的是一加一大于二的性價比，要想了解更多的細節，請參考數據手冊和應用文檔。 |
