基于CPLD譯碼的DSP二次Bootloader方法

隨著(zhù)數字信號處理技術(shù)的快速發(fā)展，數字信號處理器(DSP)越來(lái)越廣泛地應用于各種實(shí)時(shí)嵌入式系統中。當系統調試完畢，想脫離仿真環(huán)境并在上電復位后自動(dòng)啟動(dòng)程序代碼運行時(shí)，必須將程序代碼存儲在非易失性存儲器中。Flash存儲器以其大容量和可在線(xiàn)編程等特點(diǎn)已成為DSP系統的一個(gè)基本配置。在系統上電復位后，DSP芯片內部固化的引導裝載器（Bootloader）把應用程序從Flash引導到DSP芯片內高速 RAM中執行。這樣既利用了外部存儲器擴展DSP有限的ROM資源，又可以充分保證用戶(hù)程序的全速運行[1-2]。
　　本文采用德州儀器公司的16位定點(diǎn)DSP芯片TMS320VC5509A（以下簡(jiǎn)稱(chēng)5509A），其PGE封裝形式只有14根地址總線(xiàn)(A0～A13)，最大只能尋址16KB的Flash存儲器[3]。若要尋址更大地址空間，就需要控制Flash存儲器的高位地址線(xiàn)。常見(jiàn)的解決方案是采用DSP的通用輸入輸出GPIO（General Purpose Input/Output）引腳來(lái)控制Flash的高位地址線(xiàn)，從而實(shí)現Flash存儲器的分頁(yè)訪(fǎng)問(wèn)[5-6]。然而，對于較大容量的Flash存儲器，如本文采用的Am29LV800的容量為512K×16bit，有19根地址線(xiàn)[4]，如果采用上述方法，硬件連接雖然簡(jiǎn)單，但會(huì )占用較多的GPIO引腳，而且以后的系統擴展也不方便。本文介紹了一種基于CPLD快速譯碼的DSP二次引導方法，利用CPLD的時(shí)序嚴格、譯碼速度快、可在線(xiàn)編程等特點(diǎn)，在 DSP的外部存儲器接口EMIF(Exteral Memory Interface)的CE2空間模擬了一個(gè)Flash換頁(yè)寄存器FPR（Flash Page Register），在上電復位后控制Flash的高位地址線(xiàn)，從而實(shí)現Flash的分頁(yè)訪(fǎng)問(wèn)。因此，可通過(guò)二次bootloader程序修改FPR的值，控制Flash的高位地址線(xiàn)，將最終的應用程序加載到RAM中運行。
1 TMS320VC5509A的并行引導模式
1.1 5509A的引導模式
　　5509A的引導模式選擇是通過(guò)4個(gè)模式選擇引腳BOOTM[3：0]來(lái)配置的，BOOTM3~0引腳分別與GPIO0、3、2、1相連。5509A提供了六種引導模式，即EHPI引導模式、8位/16位并行EMIF引導模式、8位/16位標準串行口引導模式、SPI EEPROM引導模式、USB引導模式以及I2C E2PROM引導模式。本文采用16位并行EMIF引導模式，將BOOTM[3：0]設置為1011即可。
　　在16位并行EMIF引導模式下，DSP芯片內部固化的Bootloader程序上電復位后，首先從CE1空間首地址0x200000h處開(kāi)始讀取程序代碼，并加載到RAM中運行。
1.2 5509A的引導表格式
　　程序代碼以引導表的格式存儲在Flash存儲器中。引導表是獨立于所選引導模式的一種特定的格式，包含了用戶(hù)程序的代碼段、數據段、段在RAM中的目標地址以及程序入口地址等其他相關(guān)信息。5509A引導表結構如表1所示。

　　DSP芯片內部固化的Bootloader的主要功能是將Flash中存儲的引導表按一定順序加載到 RAM中，然后跳轉到32位程序入口地址開(kāi)始執行。引導表文件可以通過(guò)TI公司提供的16進(jìn)制轉換工具生成，一般是hex格式，然后將此hex文件燒寫(xiě)到 Flash存儲器中供Bootloader加載。
2 DSP二次Bootloader的原理及實(shí)現
　　由上述分析可知，DSP用戶(hù)程序的并行加載過(guò)程是由DSP內固化的Bootloader實(shí)現的。由于5509A的PGE封裝只有14根地址線(xiàn)，最多只能訪(fǎng)問(wèn)到16K×16bit地址空間。對于超過(guò)16KB的用戶(hù)代碼，Bootloader將不能加載全部的引導表文件。因此若要加載超過(guò)16K的用戶(hù)代碼，必須進(jìn)行二次Bootloader。