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| -- 作者：yarson6 -- 發(fā)布時間：2009-3-10 21:41:44 -- TI通信開發(fā)套件NDK是什么？ TI通信開發(fā)套件NDK 2.1 NDK開發(fā)套件的高效率設計 為了加速其高檔DSP的網絡化進程，TI公司結合其C6000系列芯片推出了TCP/IP NDK (Network Developer’s Kit)開發(fā)套件。 NDK主要的組件包括：（1）支持TCP/TP協(xié)議棧程序庫。其中主要包含的庫有：支持TCP/IP網絡工具的庫，支持TCP/IP協(xié)議棧與DSP/BIOS平臺的庫，網絡控制以及線程調度的庫（包括協(xié)議棧的初始化以及網絡相關任務的調度）（2）示范程序。其中主要包括DHCP/Telnet客戶端，HTTP/數據服務器示范等。（3）支持文檔 包括用戶手冊、程序員手冊和平臺適應手冊。 NDK采用緊湊的設計方法，實現了用較少的資源耗費來支持TCP/IP。從實用效果看，NDK僅用200~250K程序空間和95K數據空間即可支持常規(guī)的TCP/IP服務，包括應用層的telnet、DHCP、HTTP等。為了最大限度地減少資源消耗，TI為其NDK采用了許多特殊的技巧，重要的有：（1）UDP socket和RAW socket不使用發(fā)送或接收緩沖區(qū)；（2）TCP socket使用發(fā)送緩沖區(qū)，接收緩沖區(qū)依配置文件而定；（3）低層驅動程序與協(xié)議棧之間通過指針傳遞數據，不對包進行復制拷貝；4、設置專門的線程清除存儲器中的碎片和檢查存儲器泄露。因此，NDK很適合目前嵌入式系統(tǒng)的硬件環(huán)境，是實現DSP聯(lián)網通信的重要支撐工具。 NDK的軟件開發(fā)環(huán)境是TI的開發(fā)工具CCS（code composer studio）。它包含有實時操作系統(tǒng)DSP/BIOS和主機與目標板之間的實時數據交換軟件RTDX。 2.2 NDK的配置和使用 在CCS下使用NDK需要在以下幾點上做特別處理： （1）設置DSP/BIOS PRD設置主時鐘。硬件抽象層的時鐘驅動需要一個100ms啟動一次的PRD函數作為主時鐘，函數名是llTimerTick()。 HOOK為TCP/IP協(xié)議棧設置保存的空間。OS庫的任務調度模塊需要調用hook來保存和調用TCP/IP協(xié)議棧的環(huán)境變量指針，這兩個hook函數是NDK_hookInit() 和 NDK_hookCreate()。 （2）包含文件和庫文件 請注意編譯時需要包含庫文件和文件路徑，一般默認為c:\\ti\\c6000\\ndk\\inc （3）CCS工程編譯時的鏈接順序 CCS一般按照特定的順序來鏈接目標函數和庫文件，NDK是對這個鏈接順序很敏感的，錯誤的順序可以導致重復定義符號甚至不正確執(zhí)行等錯誤。為避免這個情況，可以在CCS里選擇Link Order"-> "build options對話框，將文件按照一定順序添加并且將庫文件添置到連接順序的最后，推薦的順序為：NETCTRL.LIB，HAL_xxx.LIB，NETTOOL.LIB，STACK.LIB和OS.LIB。 在初始化啟動協(xié)議棧之前，要為其分配一塊工作內存（SDRAM），命令是_mmBulkAllocSeg( EXTERN1 )。還要調用fdOpenSession()來初始化文件指針向量表，否則創(chuàng)建socket的時候將出現錯誤。 我們將發(fā)送/接收設置定義為一個任務，在創(chuàng)建任務句柄以前，我們應該用NC_SystemOpen()打開網絡功能并進行設置，在系統(tǒng)關閉前也要進行相應的處理。 使用NDK提供的socket API函數需要注意下面一些問題：（1）NDK中對socket API 通過一個文件指針接口與操作系統(tǒng)相連接，因此要調用文件指針向量表初始化和關閉函數對文件系統(tǒng)進行相應操作。（2）NDK中并沒有提供windows API中強大的select函數，但是可以用fdselect實現一些相應的工程�？梢韵嗷肁PI函數還有NDK中的fdclose 和標準的close, NDK中的fderror和標準的errno.(3) NDK提供了很多網絡工具的支持的函數，比如和DNS相關的一些函數，可以代替標準API中的getpeername, gethostname等。另外還有關于IGMP的一些函數可以用來支持組播，但是只支持作為組播用戶，不能支持作為組播服務器。 3．NDK傳輸UDP數據包效率測試及性能分析 3.1測試平臺結構 我們研究了在NDK下CPU對UDP數據包發(fā)送接收的效率，這個測試分成兩部分：一部分是測試從DM642向PC機發(fā)送UDP數據包時，在不同的傳輸速率和不同的L2 cache大小時的CPU占用率，另一部分是測試DM642接收從PC機發(fā)送來數據包時，在不同的傳輸速率和不同的L2 cache大小時的CPU占用率。我們所使用的工具是在CCS下的NDK提供的socket API函數和在visual studio下提供的winsocket API。圖4是測試環(huán)境的示意圖。 圖4：NDK測試環(huán)境示意圖 3.2 測試平臺的配置和實現 由于接收和發(fā)送程序十分相似，我們僅以發(fā)送程序舉例。創(chuàng)建發(fā)送數據的程序為一個任務，在DSP/BIOS中，任務對象就是被TSK模塊管理的線程。TSK模塊根據任務的優(yōu)先級和當前的執(zhí)行狀態(tài)動態(tài)的調度。DSP/BIOS總共有15個任務優(yōu)先級可以使用，并且提供了一組函數來操縱任務對象，包括建立、刪除、設置任務對象。任何任務對象都處于下面幾種狀態(tài)之一：運行態(tài)，就緒態(tài)，阻塞態(tài)，終止態(tài)。 在這個工程中，我們在網絡控制的程序中進行任務的創(chuàng)建，圖5是創(chuàng)建任務的流程圖： 圖5：傳輸任務創(chuàng)建流程圖 其中創(chuàng)建任務的語句為：TaskCreate( tsk_udp, "udp_video", 5, 0x1000, peer_addr , 12345, 12345 )。理論上，可以通過設置兩個task的方法來增加數據傳輸的速率，但是注意這兩個task應該用不同的端口進行傳送。任務調度的應用程序為： static void tsk_udp( IPN IPAddr, int PeerPort , int LocalPort) { …… // 創(chuàng)建 socket s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP); …… // 設置要綁定的地址端口屬性 bzero( &sin1, sizeof(struct sockaddr_in) ); sin1.sin_family = AF_INET; sin1.sin_len = sizeof( sin1 ); sin1.sin_port = htons(LocalPort); //綁定IP地址和端口 if( bind( s, (PSA) &sin1, sizeof(sin1) ) < 0 ) { goto exit_tsk;} //設定目的地址端口屬性 bzero( &sin1, sizeof(struct sockaddr_in) ); sin1.sin_family = AF_INET; sin1.sin_len = sizeof( sin1 ); sin1.sin_addr.s_addr = IPAddr; sin1.sin_port = htons(PeerPort); …… // 分配工作緩沖區(qū) if( !(pBuf = mmBulkAlloc( 1024 )) ) {goto exit_tsk;} // 一下開始發(fā)送數據 for(;;) { // 填充發(fā)送數據的緩沖區(qū) *(int*)pBuf=send_udp_count++ // 發(fā)送數據 if( sendto( s, pBuf, 1000, 0, &sin1, sizeof(sin1) ) < 0 ) { goto exit_tsk;//break;} // 清空數據區(qū) mmZeroInit( pBuf, (uint)test ); //設置發(fā)送數據率 TaskSleep(8); // 1Mbit/s } …… } 測試里面有兩個關鍵參數需要設置，一個是發(fā)送（接收）的數據率和DM642內部第二級緩存的大小。收發(fā)的數據率可以通過改變任務掛起的時間間隔長度來改變。系統(tǒng)函數TaskSleep(n)表示每隔n毫秒執(zhí)行一次發(fā)送，我們設定每次發(fā)送1000 Byte的數據，這樣TaskSleep(8)表示1Mbit/s的傳輸速率，TaskSleep(4)表示2Mbit/s的傳輸速率，以此類推。 而L2 cache大小的改變可以通過以下語句來設置： CACHE_setL2Mode(CACHE_64KCACHE)表示設置了64K L2 Cache；CACHE_setL2Mode(CACHE_128KCACHE)表示設置了128K L2 Cache，以此類推。 3.3 測試結果和性能分析 我們在DM642評估版上，采用標準的recvfrom函數進行數據接收，以無連接的UDP協(xié)議與windows PC進行相互傳輸。對不同傳輸速率和不同大小的二級緩存下CPU的占用率進行了比較。 CPU占用率=空閑周期可完成的低優(yōu)先級任務/ 執(zhí)行傳輸任務時可完成的低優(yōu)先級任務 其中接收和發(fā)送數據均設為每次1000 Byte，評測結果在下面四個圖表里面顯示出來。
表1：由DM642發(fā)送UDP數據包的CPU占用率（%） 圖6：DM642發(fā)送UDP數據包CPU占用率比較圖
表2：由DM642 UDP數據包的CPU占用率（%） 圖7：DM642接收UDP數據包CPU占用率比較圖 從上面的比較可以看出 DM642發(fā)送和接收數據包時的CPU占用率均隨著網絡傳輸速率的增加而提高，而且基本上呈線性關系。因為收發(fā)數據是對數據簡單的搬移，它的復雜度是隨著數據的增加而線性增長的，在高速緩存一定得情況下CPU的占用率線性增加。 而第二級緩存的大小對CPU的占用率也有影響，一般而言是L2 cache越大，CPU占用率越小，而且隨著收發(fā)數據率的變大而顯得更加明顯，這個得益于DM642兩級緩存的工作原理和強大的DMA功能。 L2 cache增大帶來的另一個影響是CPU片內存儲容量的減少，使得片內能放下的代碼段和數據段就比較少，這樣反而會減緩程序的運行速度，這在處理復雜的編解碼程序，數據段和代碼段比較多時尤為明顯，這就需要程序員根據實際情況統(tǒng)籌安排合理配置。 4．總結與展望 為了研究在嵌入式芯片上進行高速多媒體通信的可行性，本文討論了TI DM642上NDK設計的原理，并進行了與PC機實時數據通信的測試。測試表明TI公司推出的NDK套件在DM642芯片上實現了高效率的TCP/IP傳輸協(xié)議，即使高達16Mbit/s的傳輸速率，CPU的占用率也不到10%，這使得它完成多路的視頻傳輸也綽綽有余，這是DM642能夠廣泛應用于各種多媒體通信設備和終端的有力保證。再配合DM642芯片強大的多媒體處理功能，使得其在多媒體通信市場上有廣闊的前景。值得我們去研究和關注。 |