達文西

1-1 TMS320家族介紹


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在德州儀器未來產品線的規劃（roadmap）中，C6x系列晶片將依據不同的功能性而細分成幾類產品應用，以因應通訊市場的需求。然而，隨著技術的進步 C62x 也將逐步地退出德州儀器主要供應之列，取而代之，以 C64 為核心的晶片將成為主流。C6x 系列分三大族群︰第一族群為高效能的C64x系列，晶片的核心處理器以 C64x 為主，不過隨著TI在這個架構上的改進，核心處理器逐步演進到C64x+（稱為 C64x plus）架構；第二族群為專攻影像應用的 DM64x 系列，DM64x 晶片採用單核心與雙核心兩種 ，雙核心的 DSP 通常以C64x+架構再搭配另一顆 ARM9 的微處理器，晶片的週邊方面增添網路模組以及影像介面，適用於網路多媒體、影像語音的處理，這整套系統稱為達文西平台（DaVinciTM）；第三族群為浮點運算的C67x系列。未來，德州儀器在通訊市場將還是以C64x與DM64x晶片為主要的應用。



整理列出 C6000 平台的 DSP 規格，分成高效能與達文西平台兩大類。高效能的核心有 C64 與 C64+ 兩種，達文西的核心同樣有 C64 與 C64+ 兩種，不過還多了雙核心的規格。德州儀器提供多樣化的產品線，讓使用者能夠有多種選擇。



C6000 平台還提供另一種浮點運算的 DSP，然而定點與浮點運算的

DSP 有何不同呢？各有何優缺點呢？就功能性而言，浮點或定點運算DSP都可以執行小數點的計算，不過由於浮點運算的DSP內建浮點計算的指令，所以在運算小數的效能上比起定點的DSP還好。此外，就價格而論，浮點運算DSP在價格上比起同款的定點運算DSP貴，通常在學校研究單位會使用浮點運算的DSP做為初期開發的平台，在工業界考量到量產的因素，會使用定點運算DSP做為產品的核心。值得留意的是，目前德州儀器（2007年）所規劃的浮點DSP的最高運算時脈只到350MHz，比起定點的DSP可高達1GHz，浮點DSP適合於開發產品模組的雛型（prototype）。



從上述的介紹，大致可瞭解德州儀器產品的規劃方向。不過，初學者最大的問題是當一看到這麼複雜的系統，心中浮現出不少問號，不知到底該從何開始著手。筆者以個人的經驗提供初學者參考︰

第一步、安裝好套裝軟體，以及準備好一套DSP的開發平台。這步驟主要的目的讓初學者先熟悉德州儀器的套裝軟體，如何讓開發平台與軟體介面能成功的連接。成功踏出第一步之後，才能展開信號處理之旅。

第二步、研讀欲採用的DSP晶片上有哪些介面，再深入研究介面的架構。通常，在每顆DSP晶片裡面包括了多達十多種大大小小的介面，實際上我們不可能針對每個介面都去仔細研究，通常只有對重要或常用的介面才深入研讀，例如︰DMA/EDMA、McBSP介面最為常用。

第三步、在開發平台上執行德州儀器供教學用的範例程式。初學者研讀了介面的資料之後，可以執行教學範例程式，以加深介面的使用。



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TCP（Turbo-Decoder Coprocessor）：這是Turbo-Code的解碼處理器，內建在DSP晶片裡面。在3G無線通訊標準裡，需要用到Turbo Code編解碼。不過，TCP模組並非存在所有的DSP晶片中，目前C6416與C6455內建Turbo Code的解碼器，詳細的操作參考。



VCP（Viterbi-Decoder Coprocessor）：這是Viterbi-Code的解碼處理器，內建在DSP晶片裡面。在IS2000和3GPP無線通訊標準裡，在最新的802.11n標準中，需要用到Viterbi Code編解碼。不過，VCP模組並非存在所有的DSP晶片中，目前C6416、C6418、與C6455內建Viterbi Code的解碼器。VCP與TCP模組都是在DSP晶片裡面獨立於CPU之外，新增一塊處理器專為解碼之用，有自己獨立的記憶體。VCP/TCP溝通的方式和CPU利用一塊FIFO記憶體交換資料，傳輸或者接收資料主要是透過EDMA通道，參考技術文件。



1-2-3 C64x+的核心架構



在C6000家族中，早期設計的C62x系列已漸漸被下一代的C64x所取代，因此德州儀器新一代的DSP處理器以C64x為主要核心架構，雖然該架構延續自C62x，但是提昇了數位信號處理的效能，與過去的架構有下列的不同點︰

¨ 針對晶片內的VelociTI.2架構新增的延伸指令，加速數位信號處理的效能

¨ 增加16位元或8位元資料在乘加運算方面的平行處理

¨ 改善常用指令之間的互斥空間，提昇指令使用的效能

¨ 加倍內部資料傳輸頻寬，以便增加更多的暫存器與加大L-2快取記憶體

¨ C64x的軟體可完全相容於TMS320C62x



隨著德州儀器技術的提昇，針對C64x核心架構進行部分改良，將處理器的核心架構演進到C64x+，而新增與改良的部分如下所列︰

¨ 提供32位元的乘法指令以提供更精確計算

¨ 擴大核心處理器的算術運算，以便能支援FFT與DCT演算法

¨ 改善複數乘法的支援

¨ 加速行列計算的指令，以提昇FIR的計算效能

¨ 新增平行處理的指令

¨ 改良Galois Field的乘法



改良後的C64+核心主要使用在達文西平台上，目前達文西平台的晶片序號為DM64x，主要搶佔影音多媒體的通訊市場，特別是手持式的通訊裝置。DM64x系列的晶片都是採用雙核心的處理器，除了包含C64+的DSP核心做為影像語音處理之外，還包含了ARM9的微處理器做為控制的中心。達文西平台上面包含了雙核心的處理器，以及週邊的介面所組成，為了強化影像介面與網路介面的連接，達文西晶片內新增下列主要的週邊︰



EMAC（Ethernet Media Access Controller）：為了增加晶片在網路方面的連接，DM64系列內建乙太網路的MAC控制器，晶片的外部電路只要再接一顆PHY的晶片，硬體工程師在設計電路時可以更簡化。



McASP（Multichannel Audio Serial Port）：音訊介面設計在DM64x系列的晶片裡面，可支持多達4組立體音通道透過I2S（Inter-Integrated Sound）格式與CODECs、DAC、ADC裝置連接，相當適合應用於音樂方面的處理，可配合影音的處理。



Video Port：該介面可設定成為影像擷取埠、影像顯示埠、或 TSI（Transport Stream Interface）擷取埠。影像的資料處理必須透過DMA 介面的協助，將影像埠內的資料緩衝器搬運到記憶體內，以便做為影像訊號的處理。



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當我們安裝 DSP的開發套件時，內附的CSL函式庫也會一併安裝到電腦內，可以在安裝目錄 \CCStudio\C6000\bios\lib 裡面找到以csl為檔名頭的函式庫。此外，安裝C6416 DSK軟體的時候，內附的BSL函式庫也會被安裝進來，存放在 \CCStudio\C6000\dsk6416\lib 裡面，除了dsk6416bsl.lib之外還有這個函式庫的原始碼，供使用者編譯、修改、研究之用。如果是C6713 DSK的話，則存放在 \CCStudio\C6000\dsk6713\lib 裡面。除了CSL和BSL函式庫在開發程式的時候會使用到，還有一個很重要的函式庫稱為run-time library，例如︰memcpy、memset…等常用的函式，相關的函式庫存放在 \CCStudio\C6000\cgtools\lib 目錄下。整理一下函式庫的目錄所在

Run-time 函式庫–\CCStudio\C6000\cgtools\lib\

Chip Support 函式庫–\CCStudio\C6000\bios\lib\

C6416 DSK 函式庫–\CCStudio\C6000\dsk6416\lib\