详述多DSP系统互连方案的应用背景和优缺点

 在通信系统中，特别是在VoIP网关、3G无线基站等系统中，随着输入语音数据和分组数据量的急剧增加，系统的处理能力也需极大地增加。这需要一种功能强大的实时分布式处理系统，系统往往需要进行非常复杂的数据处理。目前使用的单个DSP已不能适应，迫切需要把多个DSP组成互连系统，以增加整体数据处理能力。在图像处理中，也需要使用多DSP系统，进行大规模的图像信号处理。本文根据TI公司DSP对外的主机接口（HPI）、外部存储器接口 （EMIF）、多通道缓冲串口（McBSP），详述了利用其组成多DSP系统时各种互连方案的应用背景和优缺点。
　　1 TMS320C6X简介
　　TMS320C6X内部主要包括一个中央处理器单元CPU、一个程序内存和一个数据内存、DMA、一个外部存储器接口（EMIF）、一个主机接口（HPI）、两个多通道缓冲串口（McBSP）。TMS320C6X的CPU内部有8个处理单元，每个时钟周期最多可处理8条指令。对C6203而言， 当时钟频率为300MHz时，处理能力可达2400MIPS。TMS320C6X的接口灵活、处理能力强、运算速度高，可以广泛应用于无线基站、DSL、图像处理、医疗、雷达等实时多任务处理系统中。
　　2 利用TMS320C5X/C6X的主机接口（HPI）组成多DSP互连系统
　　主机接口（HPI）是DSP的一个16/32bit宽的对外接口。外部主机可通过HPI 访问DSP所有地址空间，复位时向DSP加载程序，对DSP进行控制。外部主机是HPI的主管方，DSP是HPI的从方;主机可通过HPI访问DSP，但 DSP不能通过HPI向外部发起访问。
　　在这类系统中通常包括一个主处理器和很多从处理器。主处理器一般是通信控制处理器（如MPC8260），用来进行系统输入输出数据的协议处理并管理整个系统;从处理器一般是多个DSP（如TI的TMS320C6X），用来进行业务处理。主处理器通过HPI向DSP加载程序，对DSP进行控制;可以通过HPI向DSP写入待处理的数据或通过HPI读取DSP处理完的数据，DSP之间的数据可以通过HPI由主处理器进行中转。如图1所示，主处理器可直接连接多个DSP，HPI和主处理器之间的连接需要增加一些外部逻辑。此方案结构简单，但主处理器负担较重，和多个DSP通信效率较低，且主处理器和 DSP阵列需要在同一块单板上。
　　
　　另一种方案如图2所示，主处理器通过PCI总线连接到一个PCI/HPI接口转换控制芯片上，接口转换芯片控制多个DSP并完成主处理器和DSP之间、DSP相互之间的数据交换。此时主处理器和DSP阵列可以不在同一块单板上。
　　
　　在该系统中（若主处理器为MPC8260，需增加8260到PCI总线的桥片），HPI/PCI接口转换控制芯片是整个系统设计的关键，可选TI公司的PCI2040、PLX公司的PCI9054、Tundra公司的Tsi920等。
　　Tsi920是一个基于PCI的多DSP端口数据传输管理芯片，是专为VoIP网关、无线基站等需要采用多DSP系统而设计的。它的一端是 PCI接口，另外一端是四个HPI接口，每个HPI最多可无缝连接8个DSP。因此在一个单板系统中最多可直接管理32个DSP。DSP可以是TI公司的 TMS320C5X/C6X，也可以是MOTOROLA公司的MSC8101。Tsi920的一个特点是其4个HPI端口可同时工作，使得主处理器和 DSP之间通信能力提高了将近四倍;另一个特点是它具有智能的数据传输管理能力，可在DSP和主处理器之间、各个DSP之间自动传输数据，数据的传输采用特定的包路由协议进行寻址，有特定的传输数据包格式，数据包头部包含目的DSP的地址。数据的传输几乎不需要主处理器参与，使得主处理器节省了管理数据传输所需的大量时间，可以进行更为关键的协议或业务处理。