頻譜儀多種內核間通信機制的方案設計

2 多核間的通信機制
2．1 ARM與DSP的通信機制
ARM在Linux系統啟動后，會先進行一系列的初始化，包括對HPI、SPI等通信接口的初始化以及重啟DSP，實現時序上的同步。ARM在初始化完成后，會向DSP發送握手信號，即通過PB9向DSP的GP11口寫入數據，表示ARM完成初始化，可以接收DSP的發送數據。而DSP完成數據處理以后，會等待ARM的握手信號，即不斷訪問GP11口是否收到數據。當DSP收到握手信號之后，會向GP12口寫1以中斷ARM主機的其他工作，以便ARM來讀取DSP已處理好的數據。ARM收到中斷信號以后，通過設置HCNTL0、HCNTL1對HPIC操作來清除中斷，然后寫HPIA以告訴DSP從什么位置開始進行自增讀。然后DSP將數據從DMA傳送到HPID中，ARM通過讀HPID來獲得數據。由于ARM與DSP的HPI接口是16位數據傳輸，所以要軟件實現將兩次讀取的16位數據合并成32位，然后傳給上層應用程序。ARM讀取完數據后，向DSP的指定地址寫入0xffffffff，通知DSP瀆取成功，準備下次數據傳輸。
ARM在接收到上層應用程序下發的命令后，通過對命令的解析、計算，得到各種參數．然后通過HPI下發給DSP。其流程是：首先通過HCNT L0、HCNTL1寫HPIC寄存器，配置讀寫模式。然后寫了HPIA寄存器，設置寫入DSP的物理地址。通過連續寫HPID寄存器來發送控制參數，最后寫入0x5555aaaa，表示發送完畢。
2．2 ARM與FPGA的通信機制
ARM集成了SPI接口，通過SPI與FPGA進行數據通信。SPI總線的“單主機多從機”模式正適合本課題中ARM同時與中頻板FPGA與源掃版FPG A的通信。ARM啟動Linux系統后，先對SPI接口進行初始化，包括對PIO控制器編程，將SPI引腳分配給外設，配置PMC(電源管理控制器)以使能SPI時鐘以及將ARM配置為主機模式。當上層軟件下發命令后，ARM先將接收到的命令字進行解析，解析命令得到各種參數：經過計算后，通過SPI接口的片選NPCS來選擇中頻板FPGA或源掃板FPGA來下發參數。
由于中頻板FPGA和源掃板FPGA的功能各異，接收的參數也不盡相同，所以制定了不同的數據幀格式及發送規則。ARM向中頻板FPGA每幀數據傳送16位，傳輸頻率為0．36 MHz。發送順序為：路由碼1、數據幀1、路由碼2、數據幀2、結束碼。ARM向源掃板FPGA每幀數據傳送16位，傳輸頻率為0．36 MHz。發送參數前都要先發送一個存儲這個參數的虛擬地址，然后發送參數，順序為：虛擬地址1、參數1、虛擬地址2、參數2、結束碼。

3 嵌入式Linux設備驅動簡介
一套完整設備的軟件系統開發可分為：應用程序、庫、操作系統(內核)、驅動程序。Linux軟件系統的層次關系如圖4所示。驅動程序的作用存于連接軟、硬件，即內核通過驅動程序來完成對硬件設備的操作。在Linux系統中，應用程序運行于“用戶空間”，并不能直接操作硬件，這可以避免應用程序的錯誤使得整個系統崩潰。而驅動程序運行于“內核空間”，它是系統信任的一部分。所以應用程序要對硬件操作，就要首先使用庫提供的系統調用來進入內核。內核匹配后，調用相應的驅動程序函數，從而完成對硬件的操作。