[发明专利]一种用于嵌入式数控系统的双核数据通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式技术领域，具体说的是一种用于嵌入式数控系统的ARM与DSP双核数据通信方法。

背景技术

随着电子技术的不断发展，ARM和DSP等各种嵌入式系统微处理器由于具有成本低廉、功耗小、结构简单且性能稳定等特点，在嵌入式系统开发领域得以广泛应用。采用ARM与DSP异构双核处理器开发嵌入式数控系统，具有硬件结构简单、功耗小、高性能低成本等特点，满足中高档数控系统产品市场需求。

然而，ARM和DSP处理器由于具有不同的硬件特征，如何让两者发挥各自的优势，分担不同的任务，双核之间协调配合工作，使系统整体性能和功能达到最好的状态，双核之间的通信机制是一个关键的因素。ARM和DSP都有自己的通信总线，所以两核之间的数据通信一般都通过DMA(直接数据通路)完成。数控系统软件的运行中需要大块数据的搬运，而DMA与两核之间有一定距离，这将加大ARM和DSP之间数据传输延迟，很难满足数控系统实时性需求。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足之处，本发明提供了一种适用于嵌入式ARM+DSP双核架构数控系统平台的通信方法，该方法采用直接访问共享存储器的方式实现，能充分发挥ARM和DSP双核各自的优势，从而解决了现有双核通信中数据传输延迟过高问题，提高ARM与DSP数据通信效率及双核数控系统整体性能。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于嵌入式数控系统的双核数据通信方法，包括以下步骤：

将嵌入式数控系统的内存划分为用于ARM端LINUX操作系统、用于DSP端BIOS伪操作系统、通信共享以及通信软件四个部分，其中通信共享部分用于通信数据的存储；

ARM端和DSP端初始化，创建使ARM端和DSP端不能同时进行通信数据读写的互斥锁管理对象，建立握手协议；

当ARM端或DSP端使用互斥锁加锁访问共享存储区，获得互斥锁后，直接对通信数据进行读写，完成读写后释放互斥锁。

所述ARM端初始化为对硬件电源、时钟、复位、内存管理单元、中断处理控制进行初始化，内核空间基于通信共享的物理内存创建内存池，用户空间使用内存池分配共享数据、运用中断实现握手协议。

所述DSP端初始化包括获取共享存储区地址、初始化中断、设置CPU频率以及设置时钟，通过调用DSP端BIOS伪操作系统的应用程序接口实现。

所述建立握手协议为：启动DSP执行后，ARM端等待DSP端应用程序初始化完成的通知消息，当ARM端接收到该通知消息后，ARM端发送共享存储区的DSP地址到DSP端，完成握手协议的建立。

本发明具有以下优点：不使用额外的硬件芯片，降低硬件成本；第三方软件不需要改动就可以移植，降低了软件移植成本；采用共享存储区和核间消息实现数据传输，实现大块数据零拷贝，提高多核之间数据通信效率。应用于数控系统上，ARM核作为主要的控制器，将复杂的算法计算放到DSP核上完成，高效完成ARM与DSP核间大块数据的实时通信。

附图说明

图1为本发明方法应用的嵌入式数控系统结构图；

图2为本发明一个实施例的硬件结构图；

图3为本发明实施例的通信共享划分图；

图4为本发明的通信方法处理流程图；

图5为本发明实施例使用芯片的电源、复位和时钟管理硬件原理结构图；

图6为本发明实施例使用芯片的IPC管理机制；

图7为本发明实施例使用芯片的MMU(Memory Management)硬件结构图；

图8为本发明方法的内核模块初始化流程图；

图9为本发明方法的ARM端初始化流程图；

图10为本发明方法的ARM端资源分配管理流程图；

图11为本发明方法的的握手协议建立流程；

图12为本发明方法的的数据传输机制；

图13为本发明方法的的DSP端初始化流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。