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1、Enea面向多核DSP及SoC的平台软件解决方案Enea platform software solution for Multi-Core DSP/SoCEnea Software AB 董渊文(William.dongE)资深技术专家摘要：本文分析了高性能呢多核DSP和SoC对平台软件的功能需求。针对多核DSP及SoC软件设计中所遇 到的问题，提出了 ENEA面向多核DSP及SoC的平台软件解决方案，给出了详细的模块说明及应用 实例, 该方案对客户平台软件架构的设计提供了新的思路。1前言：随着大规模集成电路技术和半导体技术的发展，1982年世界上诞生了第一代DSP芯片 TMS32010及其
2、系列产品。这种DSP器件的运算速度却比传统的微处理器快了几十倍，尤其在 语言合成和编码译码器中得到了广泛应用。DSP芯片的问世是个里程碑，它标志着DSP应用系 统由大型系统向小型化迈进了一大步。至八十年代中期，随着CMOS工艺的DSP芯片应运而 生，其存储容量和运算速度都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。八十年代后期第三代DSP芯片问世，运算速度进一步提高，其应用范围逐步扩大到通信、 计算机领域。到了九十年代相继出现了第四代和第五代DSP器件。第五代DSP产品与上一代相 比，系统集成度更高，将DSP芯核及外围元件综合集成在单一芯片上。随着芯片工艺的不断提 升，多核DSP及多核
3、SOC渐渐成为主流。目前多核CPU、DSP以及融合DSP、CPU的SOC芯片技术的日趋成熟，多核DSP及SOC被越 来越多的应用到通信、军工、工控、医疗等设备当中，例如Ti的C66系列以及Freescale的 B系列。由于多核处理器及多核SOC的芯片硬件极其复杂，例如如何简化多核软件设计过程、 如何充分的发挥多核处理器性能、如何管理共享外设，如何进行多核异构系统的调试，如何实 现多核间的高效通信，这些课题使得对平台软件的需求也就呼之欲出。ENEA公司集合了几十年的平台软件经验，针对多核CPU/DSP/SoC的复杂环境，推出了一系 列的平台软件解决方案。这些产品及方案被广泛地使用在通信、航空、航
4、天、船舶和军工国防 等领域中。2面向多核DSP及SoC的平台软件方案的特点：21 平台软件的定义在大型的嵌入式系统中，业务功能由机架上的业务子板来实现。子板上的软件一般分为驱动 层、操作系统层和应用层（应用、协议、算法和运维部分）。一般把驱动层和操作系统层统称 为平台软件层。平台软件层负责管理硬件资源，为应用层提供包括资源分配、任务调度、冗错 处理、文件系统接口、IP协议栈、外设管理、驱动接口封装等服务。可以说一切应用层的设计，都是基于平台软件层的架构来实现。一个优秀的、功能丰富的平台 软件层，可以使应用层的设计实现变得尤为简单，其高可靠性又可使整个系统变得更为强壮。对于多核DSP及S0C来说
5、，由于硬件架构的日益复杂，多于平台软件的功能及性能提出了更高 的要求。2. 2目前面临的问题由于多核处理器及多核SoC的芯片硬件极其复杂，如何简化多核软件设计过程、如何充分的发 挥多核处理器性能、如何管理共享外设，如何进行多核异构系统的调试，如何实现多核间的高 效通信，这一切对软件设计者提出了更大的挑战。在多核DSP及SoC的硬件架构下，一个优秀的商用平台软件，可以帮助系统设计及开发者，简 化多核软件设计过程、充分的发挥多核处理器性能、实现多核间的高效通信、管理共享外设、 简化多核异构系统的调试，从而帮助客户加快产品的市场化速度。下文重点介绍ENEA面向多核DSP及SoC的平台软件解决方案，相
6、信能为未来的嵌入式软件的 设计提供帮助。3Enea面向多核DSP及SoC的平台软件解决方案：31 Enea简介Enea 源自于 1968年，于1989 年在瑞典上市，是全球网络和终端软件供应商的领导者，专注 于通讯领域实时操作系统和平台软件。作为一家走过半个世纪的，服务于全球主要的的网络和 终端软件供应商， Enea 以其先进技术为通信领域的发展提供源源不绝的动力。32 Enea 平台软件解决方案Enea公司集合了几十年的平台软件经验，针对多核CPU/DSP/SoC的复杂环境，推出了一系列 的平台软件解决方案。例如在基站设备中，ENEA推出了针对于基于多核处理器的基站的平台 软件解决方案。En
7、ea的平台软件方案由四部分组成，包括面向多核CPU的OSE/Linux操作系统、针对多核DSP 的OSEck操作系统、DSP集群管理软件dSPEED和Enea系统级调试工具Optima。目标系统上的 各个实体由Enea分布式透明传输模块LINX连接起来。图 1 Enea 平台软件方案框图Enea的平台软件解决方案为多核DSP和SOC的目标系统提供了完整的软件架构、丰富的调试 监测功能以及简单实用的高可靠通信的IPC工具。在DSP侧，Enea的OSEck操作系统为DSP的软件架构和编程提供了可靠的选择。OSEck是 Enea专门针对DSP进行优化的精简高效的实时操作系统，也是业内最优秀商用的面向
8、DSP的 操作系统。OSEck支持Freescale、Ti、LSI、ADI、CEVA等几乎所有的最新DSP处理器，与 OSE相同的应用层API接口，为每款DSP专门优化的内核，小至10kB footprint,丰富的BSP 及应用模块例如Timeout server、针对DSP优化的IP协议栈、CoreDump模块等为程序的设计 以及系统的出错追踪提供了更多的可能。在CPU侧，提供ENEA的实时的商用Linux操作系统或ENEA针对于CPU的硬实时操作系统OSE 5.x。OSE 5.x是Enea针对多核CPU作专门优化的操作系统，OSE 5.x独有的XMP模式即有 SMP模式的简单易用性，又具
9、有到AMP模式的性能，为平台软件CPU侧的软件架构设计提供了 方便。OSE的直接消息传递机制和集中式错误处理大大简化了编程的工作，OSE丰富的模块，文件系统、IP协议栈、动态加载模块、LINX工具、ramlog工具、Optima系统级调试工具，这 一切功能都节约了开发工作时间，加快了产品化速度。dSPEED模块用于监控和管理CPU和DSP阵列，负责DSP的加载复位、日志的收集、DSP和CPU 上任务的监控、数据统计以及CoreDump的收集。dSPEED把CPU和DSP的复合系统融合为一个 整体，负责各个实体间通信的是Enea的分布式透明传输模块LINX。LINX支持几乎所有的物理 通信介质包
10、括共享内存、以太网、 sRIO、 PCI 等。统一了核间、同构/异构处理器间乃至板间 的通信接口，并提供保证链路可靠性的机制，使分布式系统间的通信犹如在同一个核内通信那 么简单。LINX的出现大大简化了分布式系统的程序设计。如下图所示:LINX Offers a Distribution Framework between Cores, Processors and Boards图 2 LINX 功能示意图口透明的、全系统间通信服务口连接应用以无缝的方式运行在不同 的操作系统上使用高性能的直接消 息传递口从高端CPUs到DSPs，从单处理TVidTfir: tnMrr/s Emu ,ClUWU
11、HIHIlaForL 4严33 J所支持的操作系游硕件架槪Linux （从 2.6 盟到 3.x ： Jte）:PowerPC, x86nAKb4/Xscale? MIPSOSE（5.X）： m mPowerPC?AKM/Xscale; MIPSOSEck：Freescale MSC815k TI C64x+?C66x and others图 3 LINX 架构框图器到有着任意拓扑结构的集群系统针对整个平台软件的调试，Enea的Optima系统级调试工具为系统的调试提供了方便。Optima工具通过以太网与目标系统相连，只要目标系统中的实体有LINX链路，那么通过 PC侧的Opt ima工具就可
12、以看到整个分布式系统的拓扑图。Optima可以查看CPU或者DSP 上操作系统的进程状态、内存和堆的详细分配情况、CPU使用率、查看系统coredump、进 行基于 GDB 的在线调试、实时查看系统和用户的日志等。Custom Profiling Type 1234Target: mpc8377(172,25.1415:21768/) Reports: 568 Date: 1970-01-01Orinal or tier13500001 Mint |Mean: |201,Z | Maxi |320,0 |Enea Gateway TCP / IP USBEne a LINX0 Real Tim
13、e Range (jjf)：CPU coresDSP coresTarget+ Navigation(1) OSEck 针对于 Freescale MSC815x 多核 DSP 的软件解决方案F面是ENEA针对于常用多核DSP/SoC芯片的解决方案的实例介绍:(2) Enea 软件基站开发平台 - Macrocell (B4860)/ Enea OSEck DSP RTOS 与 Enea Linux 完美组合/分布式透明传输IPC LINX,完美支持核间通讯/ Optima Eclipse系统级调试工具/ dSPEED中间件CPU核对DSP监控管理/ Enea Linux轻量级实时环境：LWR
14、T/ Enea PAX的以太网/IP通路加速模块/针对B4860特别优化的BSPdSPEEDdSPEEDBSPEnedSPEEDdSPEEDdSPEEDStarCare LOSEckLINXOSEckLINXBSPdSPEEDBSPBSPOSEckLINXSterCore1 StarCw111SC3900 FVP 03900 FVPOptimaOSEck DSP RTOS 与 Enea Linux 完美组合 分布式透明传输IPC LINX，完美支持核间通讯 Optima Eclipse 系统级调试工具 dSPEED中间件CPU核对DSP监控管理 Enea Linux 轻量级实时环境： LWRT
15、 针对 P9132， B4420 特别优化的 BSPOSEckLINXj严、Enea LinuxLINXV丿1 LWRT二 BSPStarCore SC390DFVPStarCore SC390DFVPT1/ Power /e65OD zjwer i50CI 32 KBOCaiie32 KB kCadw32 KB32 KB1-CaiE32 KB XGaiie32 KB l-Cache32 KBkCaie2IVE Banked L22MB Banked L2w 系统级调试工具本文介绍了 Enea 针对于多核 DSP/SoC 的平台软件解决方案。详细介绍了方案的组成，包括面 向针对多核DSP/SOC的OSEck操作系统、多核CPU的Enea Linux以及OSE操作系统、DSP阵 列的管理模块dSPEED、Enea系统级调试工具O
