可高效再配置DSP系统的动态加载技术

表1总结了DSP系统再配置的关键问题。显示了动态加载与叠加及静态加载属性之间的比较。正如该表所示，与静态图像及叠加相比，动态加载在基于DSP系统的再配置方面具有强大的优势。

我们接下来将根据 TI 的 TMS320 DSP 讨论动态加载的组件及其工作的方式，不过根据实施不同，具体细节也有所不同。
自加载 DSP 应用
在典型的自加载 DSP 应用中，单独的 DSP 运行于主控制程序中，该程序包括动态加载器库（图 1）。这种方法保存了一些动态图像所用的 DSP 存储器。当应用要求动态模块或动态模块组时，该控制程序将调用动态加载器，指定待加载的模块图像。模块图像可位于闪存或二级存储设备中，系统也可从某些设备中读取图像。加载器为每个模块分配存储器，为所选的存储器调整图像位置，建立到主程序的任何引用，并将调整后的图像复制到动态存储器中。当加载完成后，动态模块则与应用无缝集成，就象它从初始化之后即存在于系统中一样。
自加载的典型使用为具备 DSP 功能的支持多种媒体格式的媒体播放器设备。它将每种可能的输入来源、媒体格式、音频效果及输出进程表示为动态模块。当用户选择媒体时，系统将加载适当的模块并开始播放。

图1 DSP 的动态自加载
MCU 控制的加载
在典型的 MCU 控制的 DSP 应用中，微控制器管理 一个或更多 DSP 处理器（图 2）。微控制器选择在每个 DSP 上的哪个 DSP 模块或模块集运行，并使用动态加载器加载适当的模块。这种使用在几个重要方面不同于自加载应用。其一，动态加载器运行于微处理器上，而不是运行于正在加载的处理器上。此外，微处理器通常代表 DSP 管理动态存储器，因为 DSP 要求非直接存储器分配算法。再者，在微计算机控制的加载中，动态图像的加载可能要求通过接口外设进行输出，因为微控制器可能不能直接访问 DSP 存储器的地址。
主从应用发生于基站、中心局及无线终端中。在基站和中心局中，单一的微控制器管理多个 DSP，每个 DSP 处理多个通道。TI 的 OMAP1610平台是一个典型的无线终端。该设备主要面向手持多媒体应用，其中，系统主机为ARM MCU，其包括 DSP 桥接功能，可控制 TMS320C55x的加载、初始化及代码执行。

图2 MCU 控制的动态加载
现场测试应用
在典型的现场实验应用中，服务技术人员给出一系列显示为动态加载模块的测试应用。通常说来，厂商随着时间的发展会增加并改善本测试。用于测试模块的备用存储器加入接受维修服务的产品，并启用实现动态加载。测试设备包括测试模块以及动态加载器和测试控制应用（这里的加载器可能位于测试控制应用中，也可能内置于加入的产品中）。测试设备还包括内置于产品中的加入点定义（这些符号定义可内置于产品中，抑或测试集可将其作为符号模块承载）。诊断测试通过加载各独立测试进行。每个测试都动态连接到其要求的产品软件服务中，如设备驱动程序和状态变量。
在使用实际测试时，动态加载相对于叠加方法的主要优势在于开发人员不用自己构建测试，以匹配于被测试系统的版本。叠加方法要求与同产品版本号数量以及测试次数相同的测试图像库，而动态加载的方法只要求测试数量加上每个产品版本的符号即可。
测试集实现线性复杂性而不是平方复杂性，其优势是巨大的。如产品带有内置符号信息，则其可消除最后一项。降低配置复杂性是动态加载在使用实际测试时的最大优势。
动态加载器的功能与要求
动态加载器是一个可配置的库或 API，用户可用 C 语言调用，实现方便的接口。除了将程序图像写入 DSP 存储器之外，动态加载器还可以进行必需的链接，使得模块、主应用及其他加载的模块可实现相操作。为了达到此目的，动态加载器不但引用模块外的符号，而且也可记录模块中的任何全局定义，便于外部使用。当加载器卸载模块时，动态加载器进行存储器恢复，这样系统就象从未有过动态模块一样。
动态加载器要求一组四个支持类（Class）。应用传输实施上述类并配置动态加载器为加载请求中首先四个参数的对象。第一个类为图像源，允许系统集成器定义以流的形式接受输入的机制。源可为外部存储器、外部设备或外设，甚至也可是应用中的嵌入结构。第二个类为符号处理程序，包括映射符号到地址、进行存储器管理以及有关符号的错误报告等功能。动态加载器使用第三个类（DSP 存储器分配程序）来为动态模块请求存储器。一旦动态加载器确定了存储器的内容，动态存储器就会使用第四个类（DSP 存储器初始化程序）来请求系统更新 DSP 存储器分配器返回的存储器地址。
由于动态加载器链接至用户的应用，因此实施它的代码必须迅速、小巧并具备较强的健硕性。程序员以专为速度进行过优化的算法编写 C 库的代码。主机图像再格式化器是动态重载的另一组件，它可进行离线状态下完成的任何计算。为了高效使用 DSP 的存储器，动态加载器需要最小的存储空间。最后，销售商对动态加载器进行了彻底的测试，因为该代码在运行时出现错误是不可接受的。