Audio DSP boot 过程

在智能手机或智能手表等SoC上通常有一块专门的audio DSP（简称ADSP）来做音频处理。要做音频处理，ADSP首先要被boot起来。本文以CEVA BX2为例来讲讲ADSP的boot过程。

在上篇文章（Audio DSP 链接脚本文件解析）里讲过链接脚本里用关键字ENTRY来设定程序的入口，且这个入口在crt0.c里会用到。ADSP boot过程在crt0.c里也有涉及。先看看crt0.c里有什么，然后再讲ADSP的boot。图1给出了crt0.c开始的几行示例代码。

图 1

上图中crt0.c是用简单汇编写的。最上面是在链接脚本里用关键字ENTRY来设定的程序入口，即 __cxd_inttbl_start。下面是几种场景下的入口地址，主要包括boot时的入口地址（图中定义为0x10,即boot时ADSP从地址0x10处开始运行,然后调函数_boot）、发生中断时的入口地址(图中定义为0x60,即发生中断时ADSP从地址0x60处开始运行，然后调函数_critical_handler)、产生异常(exception)时的入口地址(图中定义为0x70,即产生异常时ADSP从地址0x70处开始运行，然后调函数_common_handler)。

回到boot过程。整个SoC中AP最先起来，ADSP是被AP boot起来的。AP boot ADSP前要做一些准备工作，比如把ITCM的内容拷进ITCM里（ASIC设计时AP可以读写ADSP的ITCM，从ADSP看ITCM的起始地址是0x0，从AP看ADSP的ITCM起始地址被映射成另外一个值）。AP做完准备工作后，写寄存器，让ADSP从boot的起始地址0x10处运行，这样ADSP就从0x10处运行，开始boot过程了。前文写的，从0x10处运行时开始调_boot函数。_boot函数里首先把DTCM的内容拷进DTCM里等，最后调用大家熟悉的main()函数。Main函数里有一系列操作，包括cache相关的、中断控制单元（interrupt control unit, ICU）的相关的、IPC相关的、RTOS相关的等。可以用图2的流程图表示，需要说明的是cache、ICU和IPC没有先后顺序的，谁先谁后都可以，RTOS是一定要放在最后的。下面一一来介绍。

图 2

首先看cache。Cache就是内存缓冲区，速度快于外部memory，接近处理器。用cache来拉近外部memory和处理器之间的性能差异，提高整个系统的性能。Cache分为icache和dcache，icache用于code，dcache用于data。ADSP内部的ITCM和DTCM都很小，audio软件开发需要用到外部的memory（如DDR）来放一些非典型场景下的code和data，如果典型场景下的code和data ADSP内部memory放不下也要放外部memory上，因此ADSP需要cache来提高audio子系统的性能。Boot时需要对外部用到的memory配置一下cache属性。放code的memory配置一下icache属性，一般配成cacheable。放data的memory配置一下dcache属性。如果放的是常量等不需要核间交互的数据就需要配成cacheable，如果放的是需要核间交互的数据就需要配成uncachable。举例来说，某一块外部memory用于放AP发给ADSP的音频数据（AP先把音频数据放到指定的memory上，然后发IPC告诉ADSP起始地址和大小，ADSP收到IPC后就从指定地址上取音频数据），这块memory就要配成uncacheable。如果配成cacheable，当ADSP去取音频数据时，数据有可能还在cache里而不是在这块memory上，造成取到的数据是错误的。

中断相关的配置在ICU（interrupt control unit，中断控制单元）里。中断包括内部中断和外部中断。CEVA BX2内部中断共有9个（中断号是从0到8），比如定时器中断中断号为6，软中断中断号为8。外部中断支持分成几组，每组32个。通常外部中断不会超过32个，用一组就够了。外部中断号从９开始往上加。常见的外部中断包括IPC中断等。中断有中断向量表，表里放的是每个中断的中断服务程序（ISR）。中断服务程序通常很简洁，只有几行语句，包括清中断以及后续处理等。对于每个中断来说，会有些硬件配置，包括中断是电平触发还是沿触发。沿触发也包括是上升沿触发还是下降沿触发。在boot阶段要disable所有的中断，等boot完成再把需要使能的中断放开。前文crt0.c里讲到有几个不同场景下的入口地址，来中断就是其中之一。当有中断时，会从0x70处开始运行，调用_common_handler函数，在函数里会执行注册的中断服务程序。中断服务程序运行完后去做任务调度，执行优先级最高的那个任务。

IPC用于各个core之间的通信。IPC的本质是中断加ring buffer。一个core在跟另一个core通信前，先把要通信的数据以规定好的格式写进指定的ring buffer里，然后给对方发IPC中断。对方收到IPC中断后，从ring buffer里取出数据按照规定的格式做解析，完成一次完整的通信。对于IPC来说，boot时将各个IPC的中断服务程序注册到相应的中断向量表里，并enable这些中断。需要注意的是这些IPC中断在系统运行过程中是不能disable的。

最后看RTOS相关的。先是做RTOS的初始化，然后创建各种需要的task，如IPC task、idle task等。创建完各种task后，系统处于等待WFI（wait for interrupt）的idle task。

经过以上几步后ADSP 就算boot起来了。