TMS320C6455的硬件資源分析

謝瑞雯， 陳國(guó)興

（西南電子電信技術(shù)研究所，四川 成都 610041）

0 引言

DSP技術(shù)廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通信、圖像處理等領(lǐng)域[1-2]，DSP生產(chǎn)廠家不斷推出新產(chǎn)品，以滿足新一代系統(tǒng)對(duì)更高處理性能與更大存儲(chǔ)器容量的需求。德州儀器(TI)日前新推出的高端DSP芯片TMS320C645x，可實(shí)現(xiàn)更高性能、更精簡(jiǎn)代碼、更多片上存儲(chǔ)器以及超高帶寬的集成外設(shè)，包括用于處理器間通信的Serial RapidIO總線。該款新型DSP提升了2至12倍的性能及I/O帶寬，使電信、網(wǎng)絡(luò)與視頻基礎(chǔ)設(shè)施終端設(shè)備以及高端成像系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員可大幅增強(qiáng)系統(tǒng)性能，并在系統(tǒng)內(nèi)集成更多的高帶寬通道，同時(shí)推出更高效率的軟件產(chǎn)品以加快產(chǎn)品的上市進(jìn)程。

現(xiàn)對(duì)TMS320C6455和TMS320C6416T的硬件資源進(jìn)行分析比較，為C641x DSP開(kāi)發(fā)人員升級(jí)到TMS320C6455提供有效的參考幫助。

1 TMS320C6455硬件配置及初始化設(shè)置

TMS320C6455硬件配置及初始化設(shè)置參考文獻(xiàn)[3-4]。C6455的程序引導(dǎo)模式和硬件配置由上電復(fù)位的時(shí)候決定。不同于C6416T的是，外設(shè)資源的使能/關(guān)閉是上電復(fù)位后由相應(yīng)的寄存器進(jìn)行控制，而 C6416T的外設(shè)資源在上電復(fù)位以后都是使能的。由于C6455缺省情況下所有外圍設(shè)備資源是不可用的，所以一級(jí)引導(dǎo)程序中必須將下級(jí)引導(dǎo)程序中用到的外圍設(shè)備接口打開(kāi)，才能繼續(xù)下一步的工作。

C6455的硬件配置選項(xiàng)由地址線AEA[19：0]和ABA[1：0]決定，若要改變默認(rèn)配置選項(xiàng)，可在這些地址線上外接 1K的上拉/下拉電阻。C6416T在上電復(fù)位時(shí)就決定了內(nèi)部時(shí)鐘鎖相環(huán)倍頻率，而C6455的鎖相環(huán)倍頻率控制寄存器在上電復(fù)位階段是不會(huì)被檢測(cè)的，需要在程序中進(jìn)行設(shè)置。C6455對(duì)內(nèi)部ROM進(jìn)行讀取時(shí)，內(nèi)核時(shí)鐘頻率不能超過(guò)750 MHz；在PCI/RapidIO引導(dǎo)模式下相環(huán)倍頻率固定為15，所以這2種引導(dǎo)模式下 C6455的 CLKIN1輸入時(shí)鐘頻率不得超過(guò) 50 MHz。在其它引導(dǎo)模式下，最好在啟動(dòng)開(kāi)始、初始化其它外設(shè)資源之前就先設(shè)置好鐘鎖相環(huán)倍頻率。

TMS320C6455復(fù)位和上電時(shí)的引導(dǎo)模式主要有：NO BOOT模式、主機(jī)(HPI／PCI接口) 引導(dǎo)模式、FLASH引導(dǎo)模式、主I2C引導(dǎo)模式、從I2C引導(dǎo)模式、SRIO引導(dǎo)模式。采用哪種引導(dǎo)模式，由復(fù)位或上電時(shí)采樣管腳BOOTMODE3～0來(lái)決定。在C6455的地址空間0x100000到0x107FFF之間集成了32 K的內(nèi)部 ROM，其中固化了一段引導(dǎo)代碼，用來(lái)在上電時(shí)，對(duì)DSP進(jìn)行必要的配置和代碼加載。

2 TMS320C6455的外圍設(shè)備資源

TMS320C6455的外圍設(shè)備資源參考文獻(xiàn)[5-6]。

2.1 TMS320C6455的外部存儲(chǔ)器接口EMIFA

C6455保留了 C6416T的 64-bit寬的外部存儲(chǔ)器接口EMIFA，其輸入時(shí)鐘可以由外部輸入，也可由內(nèi)部產(chǎn)生。外部時(shí)鐘由AECLKIN腿輸入，內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)SYSCLK4由內(nèi)核時(shí)鐘分頻而來(lái)，默認(rèn)情況下是內(nèi)核時(shí)鐘頻率的 1/8，分頻因子可以通過(guò)PLL的軟件寄存器進(jìn)行設(shè)置。而對(duì)于C6416T，內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘固定為內(nèi)核時(shí)鐘頻率的1/4或者1/6。

2.2 TMS320C6455的主機(jī)口HPI和PCI接口

C6455的主機(jī)口HPI與PCI接口復(fù)用，在上電復(fù)位時(shí)決定選擇采用HPI還是PCI。若采用HPI接口，在二級(jí)引導(dǎo)程序中設(shè)置HPI總線寬度（32 bit/16 bit）；若采用PCI接口，則二級(jí)引導(dǎo)程序中設(shè)置PCI的啟動(dòng)方式和總線頻率（33/66 MHz）。

如果系統(tǒng)中不使用HPI/PCI口時(shí)，最好將不用的管腿接上上拉電阻，以避免不必要的功耗的產(chǎn)生。

2.3 多通道緩存串口McBSP

C6455的McBSP與C6416T的用法基本相同， McBSP的數(shù)量由C6416T的3個(gè)減為C6455的2個(gè)；C6455的2個(gè)McBSP共用一個(gè)外部時(shí)鐘CLKS信號(hào)，而C6416T的3個(gè)McBSP有各自獨(dú)立的CLKS信號(hào)；C6455的McBSP的內(nèi)部時(shí)鐘源為內(nèi)核時(shí)鐘的1/3，而C6416T的McBSP的內(nèi)部時(shí)鐘源為內(nèi)核時(shí)鐘的1/4。

2.4 譯碼協(xié)處理器VCP2和TCP2

C6455的維特比譯碼協(xié)處理器VCP2和Turbo譯碼協(xié)處理器TCP2在C6416T的VCP和TCP的基礎(chǔ)上，功能和性能上都有了較大的提升。它們不僅全面兼容VCP和TCP，而且無(wú)論在譯碼速度、動(dòng)態(tài)范圍、支持的幀長(zhǎng)和編碼方式、編程的靈活度以及功耗等方面都有了比較大的改進(jìn)。

具體來(lái)說(shuō)，VCP的運(yùn)行時(shí)鐘等于CPU內(nèi)核時(shí)鐘/4，而VCP2提升到了CPU內(nèi)核時(shí)鐘/3；分支度量（Branch Metrics）的位寬由VCP的7 bit提高到了VCP2的8 bit，VCP2支持的最大滑動(dòng)窗口也比VCP的增加了30%左右。對(duì)于Turbo譯碼協(xié)處理器來(lái)說(shuō)，TCP2的時(shí)鐘由TCP的CPU內(nèi)核時(shí)鐘/2降到CPU內(nèi)核時(shí)鐘/3，但是支持一次性譯碼幀長(zhǎng)由TCP的5114增大到20730，支持的編碼率在TCP的1/2、1/3和1/4的基礎(chǔ)上增加了3/4和1/5的編碼率，支持重復(fù)譯碼和休眠模式等。

2.5 增強(qiáng)型直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)EDMA3

C6455的增強(qiáng)型直接存儲(chǔ)器由C6416T的EDMA2升級(jí)到了EDMA3。EDMA3的參數(shù)RAM大小由EDMA2的6個(gè)32 bit字增大到了8個(gè)32 bit字，并且參數(shù)RAM內(nèi)對(duì)應(yīng)的事件是靈活可配置的；EDMA3的源和目的地址的索引可以單獨(dú)控制，而EDMA2的源和目的地址的索引是相同的；傳輸塊的維數(shù)由原來(lái)的2維增加到了3維；EDMA3將QDMA的功能統(tǒng)一起來(lái)，提供更加靈活的 QDMA的配置；增加了錯(cuò)誤中斷機(jī)制；并且增加了DMA區(qū)域訪問(wèn)、內(nèi)存保護(hù)、可視化調(diào)試、錯(cuò)誤檢測(cè)等功能，極大的方便了設(shè)計(jì)人員的開(kāi)發(fā)與調(diào)試。

2.6 C6455增加的其它外設(shè)資源

C6455能夠提供比C6416T更加豐富的外設(shè)資源。片上集成了I2C串行總線接口，通過(guò)I2C總線，C6455可以很方便的通過(guò)數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘SCL構(gòu)成的串行總線發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。C6455片上集成的千兆以太網(wǎng)MAC支持4種以太網(wǎng)媒體接口：MII、RMII、GMII和RGMII。其中MII支持10兆和100兆的操作， RMII是簡(jiǎn)化的MII接口，同樣支持10兆和100兆的總線接口速度。GMII是千兆網(wǎng)的MII接口，這個(gè)也有相應(yīng)的RGMII接口，表示簡(jiǎn)化了的GMII接口。C6455還提供了異步傳輸模式 (ATM) 鏈路與物理層 (PHY) 芯片之間的標(biāo)準(zhǔn)接口 UTOPIA，它與 MII/RMII/GMII接口復(fù)用，當(dāng)使用UTOPIA接口時(shí)，EMAC只能使用RGMII接口。C6455還提供4個(gè)串行快速I(mǎi)/O口SRIO，由于SRIO通過(guò)提供極低時(shí)延、高帶寬(10Gb／s全雙工)與低引腳數(shù)連接等優(yōu)異特性消除了I/O瓶頸，因而使系統(tǒng)性能提升了12倍。除此之外，C6455用533MHz的DDR2外部存儲(chǔ)器接口替代了C6416T的EMIFB接口，將數(shù)據(jù)總線寬度擴(kuò)展到32 bit，容量達(dá)到512 M字節(jié)，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)器I／O與處理器性能的完美平衡。

3 TMS320C6455與TMS320C6416T硬件資源對(duì)比

表1給出了TMS320C6455與TMS320C6416T硬件資源的異同點(diǎn)。

表1 TMS320C6455與TMS320C6416T硬件資源對(duì)比

續(xù)表1

4 結(jié)語(yǔ)

C6454 DSP是C641x DSP開(kāi)發(fā)人員尋求升級(jí)的理想之選，它建立在增強(qiáng)型TMS320C64x+DSP內(nèi)核與TI最高性能DSP架構(gòu)基礎(chǔ)之上，不僅為開(kāi)發(fā)人員提供了兩倍于 641x的存儲(chǔ)器容量與 I／O帶寬，還具備其它高級(jí)特性與功能，提供了更加豐富、更高級(jí)的外設(shè)。C6455可以應(yīng)用于各種基礎(chǔ)局端設(shè)備，包括高端電信設(shè)備、無(wú)線基礎(chǔ)局端以及視頻與影像應(yīng)用等領(lǐng)域，是一款應(yīng)用前景非常廣泛的DSP器件。

[1] 汪安民，張松燦，常春藤. TMS320C6000DSP實(shí)用技術(shù)與開(kāi)發(fā)案例[M].北京：人民郵電出版社，2008：67-70.

[2] 呂穎利，李文峰. DSPC6000環(huán)境下視頻輸入輸出驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)[J].通信技術(shù),2009，42(11)：45-47.

[3] Texas Instruments. Literature number SPRS276H.TMS320C6455 Fixed-Point Digital Signal Processor[S].[s.l.]Texas Instruments Incorporated,2007.

[4] Texas Instruments. Literature number SPRU871J.TMS320C64x+ DSP Megamodule Reference Guide[S].[s.l.]Texas Instruments Incorporated,2008.

[5] Texas Instruments. Literature number SPRS226L. TMS320C6414T,TMS320C6415T, TMS3206416T fixed-point digital signal processors[S].[s.l.] Texas Instruments Incorporated,2008.

[6] Texas Instruments. Literature number SPRUE52.TMS320C645x DSP Peripherals Overview Reference Guide[S]. [s.l.]Texas Instruments Incorporated, 2006.