# 专用接口

# 串口

本节主要介绍了 DSP 上串口的专用接口。

在官方板卡上，DSP6678 只有一个串口，SylixOS 将其用于调试终端，支持 Xmodem 文件传输。在此基础上，还支持通过“chuart”指令，将串口切换到对应的核上，从而实现串口在核间的共用。

# 网络

本节主要介绍了 DSP 上的网络配置。

SylixOS 支持标准的 socket 通信接口，整个网络协议栈针对嵌入式平台进行细致优化，同时，提供 AF_PACKET 协议域和网卡 poll 接收模式，能够满足强实时性需求。SylixOS 网络架构如图所示：

SylixOS 网络协议栈支持 AF_INET/AF_INET6、AF_UNIX、AF_PACKET 等丰富的协议域，满足众多复杂应用的需求。 在网络功能上，为 DSP 支持核间虚拟网卡通信，解决了业界存在多年的 DSP 多核之间相互通信和 DSP 与外界通信同时共存的问题，极大的方便了用户在 DSP 上实现复杂的组网的需求。

PC 与 DSP 间的物理网络通信配置

1. 物理网卡默认 IP 地址是 0.0.0.0 ，用户在进入系统之后，需要首先配置好 IP 地址，或者也可以在加载系统之前，预先通过 BSP 的 XML或者 ifparam.ini 指定物理网卡的 IP 地址。

2. 在 DSP6678 官方板卡中，除了物理网卡，每个核都拥有自己的虚拟网卡，从核网络数据经由 0 核的物理网络转发。刚开始虚拟网卡是无法直接与外部 PC 通信的，需要先在 PC 端配置好路由，才能实现与 PC 端的交互，配置方法如下：

   指令：route -p add 虚拟网络网段 mask 网络掩码 核 0 物理网卡的 IP metric 3

   示例：route -p add 192.168.3.0 mask 255.255.255.0 192.168.1.230 metric 3

PC及多块DSP之间的组网通信配置

两块及以上 DSP 板卡的情况下，为避免 IP 地址冲突，所有网卡都需要不同的 IP 地址。虚拟网络的 IP 和 MAC 会自动根据用户配置的板卡 ID 生成不同的值，从而避免网络 IP、MAC 地址冲突问题。PC 及两块 DSP 之间的组网通信的配置如下：

1. 首先需要为 DSP 分配不同的 DSP 编号，从而为 DSP 生成不同的 IP 地址和 MAC 地址：在 BSP 中，为用户提供了 bspBoardIpAddr 函数接口，系统会根据该接口的返回值生成不同的物理网络和虚拟网络的 IP 地址和 MAC 地址。DSP 编号取决于硬件的编号规则，在以往项目中，有用户曾经通过 FPGA 或 GPIO 来为每个 DSP 编号，供参考。这里假设 DSP0 编号为 0，DSP1 编号为 1，物理网络 IP 地址初始配置为 192.168.1.230，那么两块板卡各核的默认 IP 地址会生成如下：

   网卡	DSP0 的 IP地址	DSP1 的 IP 地址
   物理网络 IP-0 核	192.168.1.230	192.168.1.231
   虚拟网络 IP-0 核	192.168.3.200	192.168.4.200
   虚拟网络 IP-1 核	192.168.3.201	192.168.4.201
   虚拟网络 IP-2 核	192.168.3.202	192.168.4.202
   虚拟网络 IP-3 核	192.168.3.203	192.168.4.203
   虚拟网络 IP-4 核	192.168.3.204	192.168.4.204
   虚拟网络 IP-5 核	192.168.3.205	192.168.4.205
   虚拟网络 IP-6 核	192.168.3.206	192.168.4.206
   虚拟网络 IP-7 核	192.168.3.207	192.168.4.207

   完成该步骤后，网络的地址环境已经配置完成，此时 PC 及两块 DSP 之间的物理网络能够互相通信。

2. 配置 PC 端的路由，配置的目的是使 PC 端能与两块 DSP 的虚拟网络之间通信，与单 DSP 时的 PC 路由配置方法相同。

   示例：route -p add 192.168.3.0 mask 255.255.255.0 192.168.1.230 metric 3

   route -p add 192.168.4.0 mask 255.255.255.0 192.168.1.231 metric 3

3. 配置 DSP0 及 DSP1 的路由，配置的目的是使 DSP0 和 DSP1 的虚拟网络之间能够相互通信。

   指令：route add -net 对端虚拟网络的网段 mask 网络掩码 对端物理网络 IP 地址 metric 3

   示例：DSP0 中 : route add -net 192.168.4.0 mask 255.255.255.0 10.9.0.231 metric 3

   DSP1 中 : route add -net 192.168.3.0 mask 255.255.255.0 10.9.0.230 metric 3

4. 以上步骤配置完成后，PC 以及两块 DSP 各核之间的网络都能够相互通信。

# 存储

本节主要介绍了 DSP 上的文件系统。

SylixOS 提供丰富的文件系统，包括：rootfs、procfs 、fatfs、yaffs、nfs、romfs、ramfs、TpsFs（掉电安全），同时支持如下组件：

• 磁盘分区工具：为磁盘分区功能提供丰富的工具集。
• 高速磁盘缓冲器：支持并行多管线技术，能够完全利用高速存储介质的多通道功能，实现高速存储。
• 磁盘自动挂载：实现磁盘挂载无人化操作，提高系统易用性。
• 通用存储适配：支持 flash、SD、MMC、NVMe、磁盘阵列等丰富的存储介质。

TpsFs 是 SylixOS 针对大容量存储设备集成的文件管理系统，在异常掉电情况下，保证文件完整无损，非常适合对存储系统有高可靠性要求的场合。

多核 DSP 存储管理

1. 文件系统支持

   官方板卡的存储设备主要是 NandFlash、Spi Norflash、EMIF Norflash，SylixOS 为其挂载了 Yaffs 文件系统，用户可以通过访问 /yaffs2/ 目录下各目录空间来使用对应的 Flash 资源。历史项目中，曾经也为用户自研板卡适配过 PCIE NVME，挂接了 FAT32 和 Tpsfs 文件系统，本章主要介绍官方板卡的存储支持，此处暂时不对 NVME 做进一步描述。

   存储介质	文件系统
   NandFlash	Yaffs2
   Spi-NorFlash	Yaffs2
   Emif-NorFlash	Yaffs2
   内存	Ramfs

2. 文件系统多核共享-分布式存储

   分布式存储通过 NFS 使文件系统在多核间共享，DSP 上的 8 个核心能够以统一的文件接口方式访问存储介质，同时保证数据的完整性，不导致冲突，打破传统 DSP 软件系统仅允许一个核心访问存储介质的应用局限性。

   

# 高速总线

本节主要介绍了 DSP 上 RapidIO 的接口，包括 DMA 和 PIO 两种模式的使用，Message 模式暂不进一步描述。

RapidIO 网络主要由两种器件，终端器件（End Point）和交换器件（Switch）组成。终端器件是数据包的源或目的地，不同的终端器件以器件 ID 来区分。RapidIO 支持 8 bits 或 16 bits 器件 ID，因此一个 RapidIO 网络最多可容纳 256 或 65536 个终端器件。与以太网类似，RapidIO 也支持广播或组播，每个终端器件除了独有的器件 ID 外，还可配置广播或组播 ID。交换器件根据包的目地器件 ID 进行包的转发，交换器件本身没有器件 ID。RapidIO 的互连拓扑结构非常灵活，除了通过交换器件外，两个终端器件也可直接互连。

RapidIO 的地址概念

1. 设备 ID

   RapidIO 支持 8 位地址和 16 位地址，设备 ID 的配置方式有多种，如可以通过 BSP 的 XML 指定默认设备 ID，或者可通过 srioDevIdSet 函数接口指定设备 ID。注意：有些 DSP 不支持主机设备 ID 锁，并且不支持额外设备 ID 0xFF，所以这类处理器不支持枚举功能。

2. AXI 地址与 RIO 地址

   SylixOS 将 RIO 地址与 AXI 地址做了一一对应，用户在使用时，可以直接使用对端地址进行数据传输。

DMA 模式的使用

SylixOS 为 DMA 模式封装成字符设备，用户可以通过 POSIX 接口对设备进行访问实现数据收发，每个字符设备都代表了一个对端设备，使用步骤如下：

1. 配置设备 ID

   • 设置本地设备 ID 为 0：srioDevIdSet(0, 0)

   • 设置远端设备 ID 为 1：srioDevIdSet(0, 1)

     注意：本节末尾的附录中描述了 srioDevIdSet 的函数原型。

2. 创建设备

   创建设备：rioadd 0 1 1

   注意：可以通过 help 指令查看 rioadd 的用法，如下图中的操作：

   

3. 数据收发

   • 打开设备：fd = open("/dev/rio0.1", O_RDWR);
   • 配置模式：mode = RIO_DIO_MODE_NWRITE; ioctl(fd, RIO_DIO_MODE_SET, &mode);
   • 设置基址：ioctl(fd, RIO_DIO_BASE_SET, &_G_ucRioDstAddr); //该步骤指定了传输到对端的目的地址
   • 发送数据：write(fd, _G_ucRioSrc, TEST_SIZE); //将 _G_ucRioSrc 中的数据发送到对端目的地址中
   • 读取数据：read(fd, _G_ucRioSrc, TEST_SIZE); //从对端目的地址中，将数据读取到 _G_ucRioSrc 中
   • 关闭设备：close(fd);

4. 门铃收发

   • 注册回调：registerDBellCB(dbCallBack1); //向驱动注册门铃回调函数 dbCallBack1，下方附录中提供了函数的定义和描述
   • 打开设备：fd = open("/dev/rio0.1", O_RDWR);
   • 发送门铃：ioctl(fd, RIO_DIO_DBELL_TX, &uiDbVal); // 下方附录中提供了 ioctl 的指令及描述
   • 关闭设备：close(fd);

PIO 模式的使用

SylixOS 为 PIO 模式提供一套配置接口，配置完成后，即可通过地址窗口进行数据收发。配置参考步骤如下：

• 窗口映射：通过 srioAPIOWindow 配置 PIO 的窗口参数；
• 数据收发：通过对 PIO 窗口读写来实现数据收发。

注意：
函数原型及用法参考下面的附录。
通过 memcpy 进行数据收发也是可以的，但性能会慢很多，而 EDMA 可以大幅度提升性能。

附录-接口函数说明

• 接口一：

  VOID registerDBellCB (VOID (*fun)(UINT32 uiInst, UINT32 uiSrcId, UINT32 uiDbInfo));

  功能：用于注册门铃的接收回调函数，可以传递当前控制器号，源设备 ID，以及门铃信息

  参数：

  uiInst 当前的控制器号

  uiSrcId 门铃的源设备 ID

  uiDbInfo 门铃的内容

• 接口二：

    VOID srioAPIOWindow (UINT32 uiInst,
                   UINT32 uiWinId,
                   UINT32 uiWInType,
                   UINT32 uiDstId,
                   UINT32 uiAXIBase,
                   UINT64 uiRioBase,
                   UINT32 uiWinSize,
                   UINT32 uiHopCount);
  

  功能：用于映射窗口

  参数：

  uiInst：针对的控制器号

  uiWinId：选择哪个映射单元，总共 32 个

  uiWInType：映射的类型。

  • 0 - Maintenance Read 和 Maintenance Write
  • 1 - NREAD 和 NWRITE
  • 2 - NREAD 和 NWRITE_R
  • 3 - NREAD 和 SWRITE

  uiDstId：目的设备 ID

  uiAXIBase：AXI 基址，控制器 0：0x02980000 - 0x02980000 + 0x40000

  控制器 1：0x029C0000 - 0x029C0000 + 0x40000

  uiRioBase：对端的存储地址（已在 RPIO 中将 RIO 地址与地址空间对应，所以只需要对方的存储地址即可）

  uiWinSize：该窗口的大小

  uiHopCount：跳数，主要用于与 switch 通信

• 接口三：

  VOID srioDevIdSet (UINT32 uiInst, UINT32 uiDevid);

  功能：配置设备 ID

  参数：

  uiInst 针对的控制器号

  uiDevid 设备 ID

• ioctl：DMA 模式的字符设备，在使用 ioctl 接口时的指令：

  #define RIO_DIO_BASE_SET _IOR('R', 0, ULONG) /* 设置当前远端操作内存基地址 */

  #define RIO_DIO_BASE_GET _IOW('R', 1, ULONG) /* 获取当前远端操作内存基地址 */

  #define RIO_DIO_MODE_SET _IOR('R', 2, INT) /* 设置当前 DIO 操作模式 */

  #define RIO_DIO_MODE_GET _IOW('R', 3, INT) /* 获取当前 DIO 操作模式 */

  #define RIO_DIO_DBELL_TX _IOW('R', 4, INT) /* 发送门铃 */

# 核间通信

本节主要介绍了 DSP 上核间通信的接口。

共享内存

由于 DSP6678 的特殊性，其 Cache 一致性需要手动维护，但在手动维护过程中，需要注意内存位置、Cache 行长度边界等问题，稍有不甚就可能引起数据错误。SylixOS 为用户提供统一接口，屏蔽底层细节，降低 Cache 操作的风险。操作接口如下：

• Cache 回写

INT API_CacheFlush (LW_CACHE_TYPE cachetype, PVOID pvAdrs, size_t stBytes);

• Cache 无效

INT API_CacheInvalidate (LW_CACHE_TYPE cachetype, PVOID pvAdrs, size_t stBytes);

• Cache 清空

INT API_CacheClear (LW_CACHE_TYPE cachetype, PVOID pvAdrs, size_t stBytes);

核间 IPC

IPC 用于核间消息传递，附带消息的长度有限且数据寄存器是共享的。SylixOS 对 IPC 数据进行规划，每次附带的数据限制在 2 位，使 IPC 可以在任意核间同时收发，并能够将消息标识为 4 种类型。其中消息 0 和消息 1 已经用于虚拟网卡和串口切换，消息 2 和消息 3 供用户自定义使用。

操作接口如下：

• 结构定义：

typedef struct {
       PVOID_IPC_CALLBACK IPC_EXE_pfuncCallback;
       PVOID IPC_EXE_pvArg;
       BOOL IPC_EXE_bInUse;
} IPC_EXE_CB, *PIPC_EXE_CB;

• 回调函数：typedef VOID (*PVOID_IPC_CALLBACK)(PVOID pvArg, UINT8 ucSrcId);
• 注册回调：INT ipcCallBackIntall (PIPC_EXE_CB pIpcExeCb, UINT32 uiFlag);
• IPC 发送：VOID ipcSend (UINT32 uiCoreId, UINT32 uiFlag);

硬件信号量

DSP6678 拥有 64 个硬件信号量，SylixOS 已经将其中的一部分用于系统以及 OpenMp，剩余的硬件信号量供用户使用，用户可以通过 bspSpinlockAlloc 接口分配信号量，而不用关注具体的编号。操作接口如下：

• 结构定义：

typedef struct {
       UINT SPLOCK_uiVal;
     } BSP_SPINLOCK_T;

• 分配信号量：BSP_SPINLOCK_T *bspSpinlockAlloc (VOID);
• 释放信号量：bspSpinlockFree (BSP_SPINLOCK_T *spinlock);
• 信号量加锁：VOID bspSpinlockAcquire (BSP_SPINLOCK_T *lock);
• 信号量解锁：VOID bspSpinlockRelease (BSP_SPINLOCK_T *spinlock);
• 尝试加锁：UINT bspSpinlockTry (BSP_SPINLOCK_T *spinlock);
• 加锁状态：UINT bspSpinlockTest (BSP_SPINLOCK_T *spinlock);
• 消耗数量：UINT32 bspSpinlockUsed (VOID);

核间barrier

核间 barrier 是 SylixOS 专为核间同步而实现的，接口通过共享内存来实现，支持片内任意核间的同步，且可以反复使用。

多核屏障：VOID bspBarrier (UINT32 uiMask);

参数说明：uiMask 代表核的掩码，bit0 代表核 0，bit1 代表核 1，以此类推，bit7 代表核 7。

虚拟网卡

虚拟网卡解决了多核共享网络资源的问题，底层基于共享内存和 IPC，不占用硬件信号量，支持核间、片间、板间统一通过网络进行通信。使用方法与物理网络编程一致，可以参考 IDE 中附带的《SylixOS 应用开发手册》，开发自己的网络应用。

# DSP 库

本节主要介绍了 DSP 上，SylixOS 对 TI 库的支持。

在以上支持的库列表中，dsplib、imglib、mathlib 和 fftlib 的用法，与 SysBios 基本一致，不再进一步描述。

OpenMp 库

OpenMp 库底层通过共享内存、硬件信号量、队列、软屏障等部件和机制，向上层提供了 OpenMp3.0 并行规范。该库在初始化过程中需要 write through 功能的支持，这样在全局作废的时候，就不用回写操作。SylixOS 完整支持 OpenMp 库的所有功能，在此基础上，SylixOS 还支持摆脱对 write through 的依赖，在合理利用内存的情况下，可实现 OpenMp 性能的进一步挖掘。