達芬奇數字媒體片上系統的架構和Linux啟動過程

　　● 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。