摘 要： 给出了一个基于TMS320DM6437DSP的嵌入式网络实现方案，对该DSP的网络控制模块和NDK进行了深入的研究与分析，实现了NDK在不同外设的移植，并以SEED-DEC6437与PC之间网络通信为例，介绍了PC端Winsock与DSP的NDK开发流程。实验结果表明，使用移植过的NDK进行开发，可以有效地提高开发速度，减少开发时间。
关键词： 嵌入式；网络接口；DSP；NDK
随着网络通信技术的不断发展，嵌入式设备间的网络通信起到了越来越重要的作用，TI公司推出的嵌入式数字信号处理器（DSP）都集成了以太网介质存取控制器（EMAC），使得因特网终端的连接成本降低了50%以上。TI同时推出了相对应的开发工具包（NDK），使用NDK不仅能够快速地开发网络程序，缩短开发周期，而且应用程序能够方便地在不同型号DSP上进行移植。本文主要针对NDK的结构进行详细介绍，阐述了移植的详细过程，最后进行实验，实验结果证明，移植过的NDK可以进行良好的运用。
1 DM6437的网络模块
TMS320DM6437是TI公司的一款专用于数字媒体应用的高性能 32 bit定点DSP 处理器，集成了以太网媒质访问控制器（EMAC）和物理层设备的数据输入输出管理（MDIO）模块用于网络配置[1]。其网络功能模块如图1所示。
DM6437的网络功能主要由EMAC控制模块、EMAC模块和MDIO模块3部分组成[2]。
EMAC控制模块提供了DSP核与EMAC模块和MDIO模块之间的接口，它的作用主要是控制中断和有效地利用设备内存。EMAC控制模块内部具有8 KB的随机存储器用来保存信息包的缓冲描述符。
MDIO模块采用串行接口控制器来对以太网的物理层进行监视和控制[3]，最多支持32个物理层设备。它主要负责管理与EMAC相连的所有PHY芯片，包括对PHY芯片进行状态检测、配置等操作。使用MDIO可以减少额外的CPU开销。
EMAC模块提供了DSP核与网络之间通信的高效接口，DM6437的EMAC模块支持10 Mb/s和100 Mb/s。在半双工或全双工模式下，同时具有硬件流控制及服务质量保证（QoS）支持。
内置的EMAC/MDIO仅仅需要连接一个物理层设备即可，大大减少了开发时间，因此成为高速嵌入式网络连接一个很好的选择。在PHY的接口设计中SEED-DEC6437使用的是DAVICOM公司的DM9161A作为10/100Base-TX以太网收发器[4]，DM9161A提供有MII接口，可以实现与TMS320DM6437的MII接口无缝对接。RJ45连接器选用AMP公司的406549-1，其上带两个LED指示灯，右边的LED为绿色，用作指示连接状态；左边的为黄色，正常情况下，用来指示数据传输。接口原理图[5]如图2所示。
2 NDK结构的介绍与移植
为了加速C6000系列DSP的网络开发进程，TI公司结合C6000系列芯片推出TCP/IP的NDK开发套件，目的是为了通过使用较少资源消耗来支持TCP/IP服务，例如应用层Telnet、DHCP、HTTP服务等。由于NDK中内置了常用的服务程序，因此通过使用NDK不仅可以有效地减少服务占用的资源，而且可以减少开发时间，以便于更快地推出产品。
NDK建立在TI的嵌入式操作系统DSP/BIOS之上，主要由TCP/IP网络协议栈（STACK.LIB）、网络工具库（NETTOOL.LIB）、操作系统层和打印层（OS.LIB and MiniPrintf.LIB）、硬件接口层（HAL.LIB）以及网络控制层（NETCTRL.LIB）5部分重要的库构成，如图3所示。
协议栈（STACK.LIB）指的是主要的TCP/IP网络栈，这个库文件主要是跟DSP/BIOS系统有关，移植的时候不需要对它进行改变。
网络工具库（NETTOOL.LIB）包含NDK提供的所有网络服务的套接字和一些帮助用户开发的工具。
操作系统层和打印层（OS.LIB and MiniPrintf.LIB）提供了一些抽象的函数以供DSP/BIOS调用，例如任务线程管理、内存分配和包缓冲管理等。而打印层提供了CCS使用的RTS输出函数等。
网络控制层（NETCTRL.LIB）是协议栈的中心，它控制TCP/IP与外界交互，主要作用是初始化NDK以及底层设备，启动网络系统配置，响应和调度设备，退出时卸载系统配置清除驱动程序。
硬件接口层（HAL.LIB）是连接硬件设备与NDK之间的接口，包含时钟、LED指示灯、以太网设备及串口的驱动。需要对这个文件进行修改用来适应不同的外设。由于HAL.LIB是个静态链接库，需要找到开发包中提供的源程序文件，修改之后重新进行编译。源文件位于%NDK_INSTALL_DIR%\packages\ti\ndk\src\hal\
LLPACKET.C是与硬件设备无关的以太网包驱动，不需要进行修改。DM64LC_MDIO.C是与硬件设备有关的，包括PHY设备的初始化、配置等，需要进行修改。文件首先定义了相应的PHY控制寄存器地址，经过与DM9161A手册对比，地址符合，不需要进行更改。在接下来的初始化PHY设备MDIO_initPHY的函数中，应该进行适当的修改以符合不同的PHY设备。TI为了加快PHY的初始化速度，当PHY设备启动时，采用宏定义PHY_MASK来屏蔽不使用的PHY位。通过查看DM9161A手册可以看到，管脚29、28、27、26、35分别代表的是PHYAD[0]~PHYAD[4]，通过查看原理图上引脚是否有上拉电阻即可确定其值，一般通过10 k?赘的上拉，设置为1，不上拉设置为0。经过查看PHYAD=01111，换成十进制为15，则PHY_MASK就为0x8000。在文件开始位置修改PHY_MASK即可。如果需要连接多个PHY设备，在MDIO_initPHY（）函数中，需要把注释“Shutdown all other PHYs”下面的代码删除。这段代码是为加速单个PHY设备启动而设计的，当连接多个PHY设备时就会阻止其正常工作，经过修改之后需要重新编译生成lib文件，注意要添加编译包含的路径，如图4所示。
将生成的文件复制到NDK中的lib\hal\evmdm6437目录下，名称为hal_eth_dm64lc.lib即可。
3 NDK的开发与测试
在使用NDK开发之前，需要设置NDK的开发环境，需要进行以下操作[6]：
（1）硬件层需要一个100 ms的周期函数来作为它的时钟驱动，每100 ms周期驱动一次llTimerTick（）函数。所以在BIOS里面PRD下面新建一个prdNDK变量，并在其属性中设置周期为100 ms，函数为_llTimerTick。
（2）系统需要钩子函数为TCP/IP堆栈加载和保存私人变量指针，所以在BIOS中的HOOK下面新建一个hookNdk，并将初始化函数设置为_NDK_hookInit，创建函数设置为_NDK_hookCreat。
（3）需要包含一些文件头文件。必须把工程项目的IncludeSearchingPath指向NDK安装目录下的inc目录，如%NDK_INSTALL_DIR%\packages\ti\ndk\inc。
（4）为了确保能够正确编译项目文件，需要在CCS项目中的“build options”的“Link Order”一栏按一定顺序添加库文件，最佳的顺序是：NETCTRL.LIB、HAL_xxx.LIB、NETTOOL.LIB、STACK.LIB、OS.LIB以及MiniPrintf.LIB。
（5）NDK中的OS和HAL会创建3个内存段，分别是PACKETMEM、MMBUFFER和OBJMEM，必须为这3个段分配内存，在CMD中写入以下内容：
SECTIONS
{
.far：PACKETMEM：{}>MYSDRAM
.far：MMBUFFER：{}>MYSDRAM
.far：OBJMEM：{}>MYSDRAM
}
这里将3个段分配到自定义的MYSDRAM中。
（6）如果cache L2完全设置为SRAM，HAL驱动将不能正常工作，这里需要把Cache设置至少为32 KB大小。Cache的大小对网络传输速度的有很大的影响，Cache越大速度越快。
设置好开发环境之后，在DSP端开发一个UDP程序来与上位机通信。具体实现的功能是：上位机发送一个字符串，DSP接收后进行回传，在上位机进行显示。程序的基本流程如图5所示。
为了研究NDK开发工具的移植方法，本文讨论了DM6437上NDK的结构以及工作原理，并进行了与PC数据通信的测试。测试表明经过移植的NDK可以正确地开发网络程序。本文重点介绍了NDK的移植方法，使开发者可以将其使用在不同的PHY设备上，这大大拓展了NDK的使用范围。TI推出的NDK网络开发工具可以使技术人员快速开发基于DSP的网络应用程序，而且具有十分可靠的性能，使用本文的方法使得基于NDK开发的程序可以快速地移植到不同PHY设备的DSP上。随着DSP网络通信的不断普及，该方法的应用范围将越来越广阔。希望通过本文的介绍，使得相关的开发研究人员得到方便，减少开发时间。
参考文献
[1] Texas Instruments. TMS320C6000 network developer′s kit support package for EVMDM6437 user′s guide[Z]. 2006.
[2] Texas Instruments. TMS320C6000 network developer′s kit（NDK） software user′s guide[Z]. 2007.
[3] Texas Instruments. TMS320DM643x DMP ethernet aedia access controller（EMAC）/management data input/output （MDIO）module user′s guide[Z]. 2007.
[4] 合众达.SEED-DEC6437用户指南[Z].2008.
[5] 合众达.SEED-DEC6437 V1.1原理图[Z].2008.
[6] Texas Instruments. TMS320C6000 network developer′s kit（NDK） software programmer′s reference guide[Z]. 2007.