K510 DSP CORE Guide

文档版本：V1.0.0

发布日期：2022-03-09

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# 前言 **文档目的** 本文档为K510 DSP核使用指导说明。

读者对象

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软件开发人员
技术支持人员

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版本号	修改者	修订日期
V1.0.0	系统软件组	2022-03-09

**目录**

[TOC]

1 概述

K510芯片中一共有三个处理器，其中CPU Dual cores运行Linux，DSP核空闲留待用户开发使用，本文档提供了DSP核作为协处理器运行裸机程序的参考例程。

图1 k510框图

1 DSP 程序加载

k510_buildroot/package/dsp_app_new 目录下，是加载DSP并使之运行的代码，该代码运行于Linux用户空间。dsp_app_new代码主要实现加载DSP固件到指定位置，并启动DSP开始执行，其主要的代码如下：

/*将DSP固件从pDspBinmPath路径下加载到DspRestVector位置。*/
if (kendryte_dsp_load_bin(DspRestVector, pDspBinmPath)) {
    printf("ERR: Load dsp bin file err\n");
    return -1;
} else {
    printf("Load dsp success\n");
}

/*启动DspRestVector位置处的DSP固件运行。*/
if (kendryte_dsp_boot(DspRestVector)) {
    printf("ERR: Boot dsp err\n");
    return -1;
}

dsp_app_new编译后的可执行程序将存放在根文件系统/app/dsp_app_new目录下。

2 DSP 信息打印

k510_buildroot/package/dsp_log 目录下，是查询是否DSP核是否有Log输出的代码，该代码运行于 Linux用户空间。dsp_log 编译后的可执行程序将存放在根文件系统/app/dsp_log目录下。

开机后，dsp_log默认将在后台执行，其配置文件在：k510_buildroot/board/canaan/k510/k510_rootfs_skeleton/etc/init.d/rc.sysinit

3 DSP 裸机Demo

3.1 fft

fft demo 程序位于/app/dsp_app_new/fft.bin。 fft demo 程序源码放在k510_buildroot/package/k510_evb_test/src/test/fft目录下。

进入 /app/dsp_app_new`目录下：

dsp_app：加载DSP并使得dsp运行的程序（运行于Linux 用户空间）
fft.bin: DSP 裸机程序

启动 fft 程序运行：

cd /app/dsp_app_new
./dsp_app fft.bin

可以看到如下打印：

现在dsp上运行的firmware是fft的demo程序。

3.2 simd_umul8

simd_umul8 demo 程序位于/app/dsp_app_new/simd_umul8_demo.bin。 simd_umul8 demo 程序源码放在k510_buildroot/package/k510_evb_test/src/test/simd_umul8_demo目录下，所做的主要工作如下：

在 demo 中让两个 32 位的数据"相乘”，即将每个 32 位的数据分成 4 个 8 位的数据，然后分别对应相乘，得到 4 个 16 位的结果，检查计算结果是否符合预期。例如，0x05050505 与 0x02020202 “相乘”后的结果为 0x000a000a000a000a。
如果符合预期，打印信息DSP SIMD UMUL8 TEST PASS，否则打印信息DSP SIMD UMUL8 TEST FAIL.

运行 demo 的方法：

cd /app/dsp_app_new
./dsp_app simd_umul8_demo.bin

具体指令的可到 Product Documentation - Andes Technology 下载 AndeStar V5 DSP ISA Extension Specification.PDF（v1.0，2019-03-25），查看第 3.172 节。

3.3 DSP Scheduler API

当cpu性能不能满足一些应用的时候，可以分割一部分功能运行到DSP上，以减轻cpu负载。DSP上没有操作系统，因此实现了一个任务调度管理器，代码在k510_buildroot/package/dsp_scheduler目录下。在DSP上运行的任务编译成静态库，预先和DSP scheduler静态链接在一起，运行时cpu通过mailbox向dsp发送消息启动相应的任务运行。

用户在注册任务的时候可以定义优先级，DSP scheduler根据优先级进行任务调度。任务运行接口run函数的返回值决定是RUN_ONCE还是CONTINUE_RUN，这样用户能自己决定任务的执行次数。

cpu如何通过linux mailbox框架给dsp发消息，请参考文档K510_Mailbox_Developer_Guides里的相应介绍。参考实现在k510_buildroot/package/k510_evb_test/src/test/mailbox_demo/cpu2dsp_task_demo.c

3.3.1 头文件说明

k510_buildroot/package/dsp_scheduler/src/dsp_tasks.h

cpu上运行的程序需要include此头文件，此头文件里定义了cpu和dsp之间的消息类型和结构，系统消息通信采用一问一答的方式，cpu发完消息后要等到dsp发来的相同消息表明dsp处理完毕。用户消息可以根据需要自行定义机制。消息含义如下：

DSP_TASK_ENABLE

相应的任务开始运行，此消息可以跟随一个内存地址，用于dsp上任务打印调试信息

DSP_TASK_DISABLE

相应的任务停止运行

DSP_TASK_PRINT_INFO

打印所有已经注册的任务信息

DSP_TASK_USER_MSG

用户自定义的任务消息，此消息跟随一个内存地址，用户可根据需要自行设计消息队列和消息通信机制

typedef enum
{
    DSP_TASK_ENABLE = 0x10000000,
    DSP_TASK_DISABLE,
    DSP_TASK_PRINT_INFO,
    DSP_TASK_USER_MSG,
    MAX_NUM_DSP_TASK_MSG
} DspTaskMsg;

typedef struct tDSP_MESSAGE
{
    DspTaskMsg      msgId;         /**<Message ID*/
    unsigned int    msg_phyAddr;   /**<Message content, shared memory physical address
                                    when msgId is DSP_TASK_ENABLE, it is
                                    buffer address for print log
                                */
    unsigned int    len;           /**<Length of message*/
} DSP_MESSAGE;

k510_buildroot/package/dsp_scheduler/src/scheduler.h dsp上运行的程序需要include此头文件

3.3.2 API函数说明

3.3.2.1 SCHE_TaskRegister

【描述】

注册一个任务。DSP上最多能注册8个任务，每个任务通过一个mailbox通道和cpu进行通信。Task 0对应的mailbox通道号是0，DSP_TASK_0_CH对应于cpu mailbox的MBOX_CHAN_0_TX，以此类推。

实现如下的task结构体

DSP_TASK dsp_sample_task = {
    .name             = "sample task",
    .priority         = 2,
    .init             = sample_task_init,
    .deinit           = sample_task_deinit,
    .run              = sample_task_run,
    .rev_callback     = sample_task_callback,
    .ack_callback     = sample_ack_callback,
};

在k510_buildroot/package/dsp_scheduler/alltasks.c里，进行任务注册，代码如下：

{
    extern DSP_TASK dsp_sample_task;
    SCHE_TaskRegister(&dsp_sample_task, DSP_TASK_0_CH);
}

【语法】

ScheStatus SCHE_TaskRegister(DSP_TASK *task, DspTaskChannel ch)

【参数】

typedef enum
{
    DSP_TASK_0_CH = 0,
    DSP_TASK_1_CH,
    DSP_TASK_2_CH,
    DSP_TASK_3_CH,
    DSP_TASK_4_CH,
    DSP_TASK_5_CH,
    DSP_TASK_6_CH,
    DSP_TASK_7_CH,
    MAX_NUM_DSP_TASKS
} DspTaskChannel;

typedef enum
{
    SCHE_RUN_ONCE = 0,
    SCHE_CONTINUE_RUN = 1,
}ScheRunType;

typedef struct DSP_TASK
{
    /**task name*/
    char *name;

    /**priority 0 to 255, 0 is the highest*/
    int priority;

    /**init function
       return task context pointer
    */
    void *(*init)();

    /**deinit function*/
    void (*deinit)(void *arg);

    /**task process function
       return 0 means run once
       return 1 means conitune run
    */
    ScheRunType (*run)(void *arg);

    /**ISR callback
       for receiving msg from cpu
    */
    void (*rev_callback)(void *arg);

    /**ISR callback
       for ack msg from cpu after dsp send msg to cpu
    */
    void (*ack_callback)(void *arg);
} DSP_TASK;

3.2.2 SCHE_SendMessage

【描述】

dsp上的任务通过此接口给cpu发消息

ScheStatus SCHE_SendMessage(DSP_MESSAGE *pMsg, DspTaskChannel ch)

【参数】

参见章节3.3.1里的说明

3.2.3 SCHE_GetMessage

【描述】

dsp上的任务通过此接口接收来自cpu的消息

ScheStatus SCHE_GetMessage(DSP_MESSAGE *pMsg, DspTaskChannel ch)

【参数】

参见章节3.3.1里的说明

3.3.3 DSP Scheduler应用实列

运行如下命令加载任务调度裸机程序dsp scheduler：

cd /app/dsp_app_new
./dsp_app ../dsp_scheduler/scheduler.bin

在shell窗口能看到如下log，表明dsp scheduler加载成功。

dsp schduler start
dsp schduler: register sample task successful, ch 0
dsp schduler: register audio3a task successful, ch 1

进入/app/mailbox_demo目录，输入如下命令，cpu会发命令给dsp启动一个任务，并且发送处理数据的请求，dsp处理完成会发消息通知cpu，这样一直循环。

cd /app/mailbox_demo
/app/mailbox_demo/cpu2dsp_task_demo

看到如下log，说明dsp运行cpu指定的任务成功。

[root@canaan ~/data ]$ ./cpu2dsp_task_demo
task 0 message buffer: vaddr 0x18000, phyAddr 0x1fdff000, size 4096
task 0 print buffer: vaddr 0x18000, phyAddr 0x1fdfd000, size 4096
task 0 src buffer: vaddr 0x14d000, phyAddr 0x1fdfb000, size 4096
task 0 dst buffer: vaddr 0x14e000, phyAddr 0x1fdf9000, size 4096
printc_init>log_id 0, cur_addr 0x1fdfd000, log_len 4096
dsp process_command>task 0: init done
task 0 is enabled
cpu send PROCESS_START
cpu receive PROCESS_END
cpu send PROCESS_START
cpu receive PROCESS_END
cpu send PROCESS_START
cpu receive PROCESS_END
cpu send PROCESS_START
cpu receive PROCESS_END
cpu send PROCESS_START
cpu receive PROCESS_END
cpu send PROCESS_START
cpu receive PROCESS_END
cpu send PROCESS_START
cpu receive PROCESS_END
^C //按下ctrl+c后
cpu send PROCESS_START
cpu receive PROCESS_END
dsp process_command>task 0: deinit done
task 0 is disabled
exit: task0 is disabled
cpu2dsp_task_demo: exit successful

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1 概述

1 DSP 程序加载

2 DSP 信息打印

3 DSP 裸机Demo

3.1 fft

3.2 simd_umul8

3.3 DSP Scheduler API

3.3.1 头文件说明

3.3.2 API函数说明

3.3.2.1 SCHE_TaskRegister

3.2.2 SCHE_SendMessage

3.2.3 SCHE_GetMessage

3.3.3 DSP Scheduler应用实列

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1 概述

1 DSP 程序加载

2 DSP 信息打印

3 DSP 裸机Demo

3.1 fft

3.2 simd_umul8

3.3 DSP Scheduler API

3.3.1 头文件说明

3.3.2 API函数说明

3.3.2.1 SCHE_TaskRegister

3.2.2 SCHE_SendMessage

3.2.3 SCHE_GetMessage

3.3.3 DSP Scheduler应用实列