TI C66X多核DSP的PCIe接口程序設(shè)計(jì)

白軼榮++李偉++劉寶東+丁建崠

摘 要： TI的C66X多核DSP擁有豐富的接口資源，單片集成了高速串行接口AIF2、SGMIL、PCIe和SRIO等，能夠非常方便地進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)擴(kuò)展，其中PCIe接口應(yīng)用最廣，它廣泛地應(yīng)用在信號(hào)處理、通信、醫(yī)療、自動(dòng)化等領(lǐng)域。本文闡述了PCIe接口的Inbound和Outbound地址映射寄存器配置方法、PCIe的中斷安裝過程和EDMA的傳輸配置與實(shí)現(xiàn)過程。用該方法可快速完成多核DSP的PCIe接口配置與編程，方便PCIe接口的推廣和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 多核DSP； PCIe； EDMA； Inbound； Outbound

中圖分類號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2017）02-16-04

0 引言

TI的C66X多核DSP擁有豐富的接口資源，單片集成了高速串行接口AIF2、SGMIL、PCIe和SRIO等，能夠非常方便地進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)擴(kuò)展，其中PCIe接口應(yīng)用最廣，它廣泛地應(yīng)用在信號(hào)處理、通信、醫(yī)療、自動(dòng)化等領(lǐng)域。

本文主要研究多核DSP的PCIe接口程序設(shè)計(jì)，首先概述PCIe模塊，其次闡述了PCIe接口的Inbound和Outbound地址映射寄存器配置方法、PCIe的中斷安裝過程和EDMA的傳輸配置與實(shí)現(xiàn)過程，最后對本文作出總結(jié)。

1 PCIe模塊概述

TI C66系列DSP集成了二個(gè)通道PCIe模塊。該模塊主要具備以下特征：支持兩種工作模式：RC和EP；支持Genl（2.5Gbps）和Gen2（5.0Gbps）兩種鏈路速率；用戶可以選擇使能一個(gè)或兩個(gè)通道，當(dāng)使用雙通道時(shí)，需配置為相同的鏈路速率；支持的最大輸出凈荷大小為128字節(jié)，最大輸入凈荷大小為256字節(jié)；支持動(dòng)態(tài)的帶寬切換等[1]。

PCIe設(shè)備需要使用PCIe地址經(jīng)PCIe數(shù)據(jù)鏈發(fā)送數(shù)據(jù)包，地址翻譯單元ATU（Address Translation Unit）將設(shè)備內(nèi)部地址翻譯為PCIe地址，反之亦然。PCIe地址可以是32-bit或64-bit。

2 PCIe地址翻譯

對于輸出處理，Outbound ATU把設(shè)備內(nèi)部地址翻譯成PCIe地址，然后含PCIe地址的數(shù)據(jù)包經(jīng)PCIe鏈路被傳輸?shù)狡渌O(shè)備。

對于輸入處理，PCIe模塊的基址寄存器BAR （Base Address Register）只接收特定PCIe地址的數(shù)據(jù)包，這些數(shù)據(jù)包進(jìn)入Inbound ATU，經(jīng)地址翻譯后被送至相應(yīng)的內(nèi)存空間。C66X DSP的PCIe地址翻譯原理圖如圖1所示[4]。

⑴ 輸出地址翻譯

TI C66設(shè)備中有特定的PCIe數(shù)據(jù)空間0x60000000-0x6FFFFFFF，專門用于收發(fā)PCIe數(shù)據(jù)。對于輸出傳輸，通過Outbound ATU的配置使該空間與另一側(cè)設(shè)備地址空間建立對應(yīng)關(guān)系，再使用EDMA把設(shè)備內(nèi)存數(shù)據(jù)搬移到PCIe數(shù)據(jù)空間，這樣數(shù)據(jù)就可以通過PCIe鏈發(fā)送出去。

輸出地址翻譯主要通過以下寄存器的配置來實(shí)現(xiàn)。

OB_SIZE：設(shè)定32個(gè)等長的翻譯區(qū)的大小，它們可以為1MB、2MB、4MB、8MB。

OB_OFFSET_INDEXn：代表PCIe地址的bit[31：20]，具體哪些位有效需根據(jù)OB_SIZE來確定，bit[0]使能輸出region。

OB_OFFSETn_HI：代表64位PCIe地址的bit[63：32]，使用32-bit地址模式時(shí)該寄存器為0。

由于存在32個(gè)翻譯區(qū)域，所以需要根據(jù)內(nèi)部地址的5bits來決定使用哪個(gè)區(qū)域進(jìn)行映射。PCIe輸出地址翻譯示意圖如圖2所示[4]。

⑵ 輸入地址翻譯

Inbound ATU用于將外部設(shè)備輸入的訪問地址重定位到DSP片內(nèi)地址。C66設(shè)備的PCIe模塊有兩個(gè)內(nèi)部地址空間：Address Space 0和Space 1。前者用于本地應(yīng)用寄存器和配置空間，占用連續(xù)的16KB，其中4KB用于配置空間；后者用于數(shù)據(jù)傳輸，容量大，可以不連續(xù)，為了將PCIe地址映射到該空間，需使用4個(gè)區(qū)域（region0-3）來協(xié)助完成。

PCIe輸入地址翻譯通過配置寄存器IB_BARn、IB_STARTn_HI、IB_STARTn_LO和IB_OFFSETn來實(shí)現(xiàn)，Inbound ATU將PCIe地址映射到內(nèi)部地址的過程如下[5]。

① 分離偏移值：

Offset=PCIe address-（IB_STARTn_HI：IB_STARTn_LO）

② 計(jì)算內(nèi)部地址：

Internal address=IB_OFFSETn+offset

PCIe輸入地址翻譯示意圖如圖3所示。

3 PCIe中斷

PCIe中斷控制器包括核級(jí)中斷控制器和片級(jí)中斷控制器CIC，中斷的路由可概括為：系統(tǒng)中斷先通過CIC映射到主機(jī)中斷上，主機(jī)中斷再由核級(jí)INTC的事件組合器、中斷選擇器等寄存器映射到CPU的12個(gè)可屏蔽的中斷上。CPU的12個(gè)可屏蔽的中斷也就是HWI可以為其指定ISR。在ISR中查詢相關(guān)狀態(tài)寄存器可以確定中斷〔

OPT參數(shù)可以設(shè)置對應(yīng)通道的優(yōu)先級(jí)、同步方式、傳輸方式等。SRC/DST用于存放EDMA傳輸?shù)脑吹刂泛湍康牡刂贰RCBIDX/DSTBIDX指示傳輸幀中數(shù)據(jù)陣列array的間隔。LINK指明EDMA的參數(shù)鏈接地址。SRCCIDX/DSTCIDX指示傳輸塊中幀間間隔。CCNT表示傳輸幀數(shù)。

傳輸參數(shù)的鏈接由Param的Link位進(jìn)行控制，Link可以鏈接到256個(gè)參數(shù)中的任何一個(gè)或者自身，鏈接參數(shù)的最后一個(gè)參數(shù)為NULL參數(shù)。同時(shí)EDMA還支持通道鏈接Chain傳輸，允許由一個(gè)EDMA傳輸通道的完成觸發(fā)另一個(gè)傳輸通道的開始，組成一個(gè)傳輸鏈。需注意參數(shù)鏈接和通道鏈接有著本質(zhì)區(qū)別，參數(shù)鏈接是指將多組參數(shù)加載到某一EDMA通道，而鏈接傳輸不修改任何傳輸參數(shù)，其可以通過一個(gè)事件同步所有的通道傳輸。

OPT的設(shè)置有：TCINTEN（1，傳輸完成產(chǎn)生中斷）、TCC（傳輸完成碼為0，在IPR的最低位產(chǎn)生中斷）、TCCMODE（0，正常傳輸完成）、STATIC（1，參數(shù)集是靜態(tài)的不自動(dòng)更新）、SYNCDIM（1，AB同步傳輸）、DAM/SAM（0，源和目的地址自動(dòng)更新）。

啟動(dòng)EDMA傳輸?shù)姆绞接卸喾N，最常用的是Manual Trigger，我們通過寫ESR中的某一位可以啟動(dòng)其對應(yīng)的通道提交傳輸請求事件，這個(gè)事件經(jīng)過優(yōu)先級(jí)的過慮后，會(huì)發(fā)送到一個(gè)事件隊(duì)列中，這里可以通過設(shè)置DMA Channel Queue n Number Registers （DMAQNUMn）寄存器將通道提交的傳輸請求事件派發(fā)到指定的事件隊(duì)列中。

使用EDMA3進(jìn)行讀的過程如下（寫的過程類似，區(qū)別在于源與目的地址不一樣） [3]：

⑴ 配置Outbound，將主機(jī)的PCIe域地址映射到DSP的PCIe data space address（0x6000_0000～0x6FFF_FFFF）；

⑵ 設(shè)置通道0使用事件隊(duì)列0也就是使用TC0；

⑶ 使能IER；

⑷ 清除ICR；

⑸ 設(shè)置傳輸屬性寄存器；

⑹ 將主機(jī)端具體的PCIe域地址，轉(zhuǎn)換成DSP端的PCIe data spaceaddress（0x6000_0000～0x6FFF_FFFF）范圍內(nèi)的地址；

⑺ 設(shè)置PaRAM的其他域，包括ACNT、BCNT、SRC、DST、LIKE等；

⑻ 啟動(dòng)EDMA3傳輸。

5 結(jié)論

本文詳細(xì)介紹了PCIe接口的Inbound和Outbound地址映射寄存器配置方法，以及PCIe的中斷安裝過程和EDMA的傳輸配置與實(shí)現(xiàn)過程。通過本文方法可快速完成基于多核DSP的PCIe接口配置與編程。由于TI公司的C66x系列DSP定位于各行各業(yè)的開發(fā)應(yīng)用，因此本文方法可為通信領(lǐng)域、航空電子、實(shí)時(shí)檢測、生物識(shí)別、醫(yī)療診斷、視頻監(jiān)控以及音頻處理等系統(tǒng)的PCIe接口程序設(shè)計(jì)提供參考。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 王齊.PCI Express體系結(jié)構(gòu)導(dǎo)讀[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2] 牛金海.TMS320C66x KeyStone架構(gòu)多核DSP入門與實(shí)例

精解[M].上海交通大學(xué)出版社，2014.

[3] 潘曄，廖昌俊.TI-DSP多核技術(shù)及實(shí)時(shí)軟件開發(fā)[M].電子工

業(yè)出版社，2015.

[4] TEXAS INSTRUMENTS. Keystone Architecture Peripher-

al Component Interconnect Express（PCIe） User Guider. Devices. http：//www.Ti.com，Technical Report， December 2012.

[5] TEXASINSTRUMENTS.PCIeUse Case for Keystone

Devices.http：//www.Ti.com，Technical Report，December 2012.

[6] TEXAS INSTRUMENTS. Enhanced Direct Memory

Access （EDMA3） Controller User Guide. http：//www.Ti.com，Technical Report，December 2012.