在仿真環(huán)境下實(shí)現TMS320C6000系列DSP的程序自引導

關(guān)鍵詞：TMS320C6000；FLASH；boot loader

開(kāi)發(fā)ＤＳＰ系統應用板，最終要脫離仿真器而獨立運行，這時(shí)就需要一個(gè)能在斷電后保存程序及初始化數據的存儲器。系統上電時(shí)，由引導程序將ＤＳＰ的應用程序從該存儲器引導到ＤＳＰ應用板上的高速存儲器（如內部ＳＲＡＭ，ＳＤＲＡＭ等）中。由于ＦＬＡＳＨ具有電信號刪除功能?且刪除速度快，集成度高，因而已成為此種存儲器的首選。

將用戶(hù)程序代碼寫(xiě)入ＦＬＡＳＨ的方法有兩種：第一種是用專(zhuān)門(mén)的ＦＬＡＳＨ編程器實(shí)現，第二種是通過(guò)系統微處理器與ＦＬＡＳＨ的接口來(lái)實(shí)現。第一種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是使用方便可靠，但要求ＦＬＡＳＨ只能是雙列直插等一些可插拔的封裝形式，由于芯片制造工藝的提高，芯片的集成度越來(lái)越高，ＦＬＡＳＨ正向小型化、貼片式發(fā)展，從而使表面貼裝或ＰＬＣＣ封裝的ＦＬＡＳＨ難以利用編程器編程。第二種方法克服了第一種方法的缺點(diǎn)，且使用靈活，因而在ＤＳＰ系統中的應用日益廣泛。

由于ＦＬＡＳＨ的存取速度較慢，寫(xiě)入ＦＬＡＳＨ的程序將在系統上電時(shí)被ＤＳＰ裝載到快速的存儲器中運行，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為ｂｏｏｔ ｌｏａｄｅｒ。不同的ＤＳＰ有不同的引導方式，本文將以ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３為例來(lái)介紹ＴＭＳ３２０Ｃ６０００系列的ｂｏｏｔ ｌｏａｄｅｒ方式。

１?。疲蹋粒樱鹊墓ぷ鞣绞郊霸谙到y編程

目前，市場(chǎng)上的ＦＬＡＳＨ型號很多，但工作方式大體相同，下面以ＡＭ２９ＬＶ１６０Ｄ為例進(jìn)行介紹。

１．１ ＡＭ２９ＬＶ１６０Ｄ ＦＬＡＳＨ存儲器簡(jiǎn)介

ＡＭ２９ＬＶ１６０Ｄ是ＡＭＤ公司生產(chǎn)的２Ｍ８ｂｉｔ／１Ｍ１６ｂｉｔ ＦＬＡＳＨ存儲器，它的數據寬度為８位、１６位可選，采用３．３Ｖ供電，完全兼容ＪＥＤＥＣ標準，并支持在系統編程，用戶(hù)只需向其內部的命令寄存器寫(xiě)入命令序列即可實(shí)現部分擦除、全部擦除、數據寫(xiě)入等功能；同時(shí)可提供硬件和軟件方法來(lái)檢查ＦＬＡＳＨ的操作執行情況。

圖1

１．２ 編程方法

對ＦＬＡＳＨ的在系統編程就是通過(guò)一定的編程命令序列來(lái)控制ＦＬＡＳＨ的工作方式，這些命令序列是一些特定字符的組合，只要向ＦＬＡＳＨ中的特定寄存器以特定的順序輸入這些字符即可進(jìn)入相應的編程模式。ＡＭ２９ＬＶ１６０Ｄ中的主要命令序列和寫(xiě)入地址如圖１所示。具體說(shuō)明如下：

●復位命令序列：對ＦＬＡＳＨ中任一地址寫(xiě)入“Ｆ０”，即可實(shí)現復位。

● 自動(dòng)選擇模式：此模式主要用于編程器編程時(shí)，由編程器根據從數據線(xiàn)ＤＱ７～ＤＱ０讀出的識別碼自動(dòng)配置編程邏輯，當然也可以通過(guò)命令序列在在系統情況下將自動(dòng)選擇碼讀出。

●編程命令序列：程序可以以字節方式或字方式寫(xiě)入，這主要根據ＦＬＡＳＨ外部引腳ＢＹＴＥ的狀態(tài)而定。

●芯片擦除命令序列：ＦＬＡＳＨ編程時(shí)應先執行擦除命令，這是因為編程指令只能將數據由１變?yōu)椋?，反之則不行。

● 扇區擦除命令序列：為了編程方便及保護有用數據，數據擦除可以只擦除某些無(wú)用的扇區。

● 擦除暫停和恢復命令序列：這個(gè)命令序列只在進(jìn)行扇區擦除時(shí)有效，它允許編程者中斷一個(gè)扇區的擦除操作，接著(zhù)從沒(méi)有被擦除的扇區讀出或寫(xiě)入數據。

●寫(xiě)入命令：也分為字節模式和字模式，分別對應ＦＬＡＳＨ的８位和１６位工作方式，具體為哪種模式,可由ＦＬＡＳＨ的ＢＹＴＥ腳的輸入來(lái)決定，低電平為字節模式，高電平為字模式。

在對ＦＬＡＳＨ進(jìn)行編程時(shí)，ＦＬＡＳＨ提供硬件和軟件機制來(lái)獲得ＦＬＡＳＨ的狀態(tài)，以確定數據寫(xiě)入或擦除操作是否完成。硬件方法主要是利用ＦＬＡＳＨ的外部引腳ＲＹ／ＢＹ的輸出信號在命令序列的最后一個(gè)寫(xiě)脈沖（ＷＥ）的上升沿之后有效。當該輸出為低電平時(shí),表示ＦＬＡＳＨ正在編程或擦除中，而當該輸出腳為高電平時(shí),即表示編程或擦除已完成。將此引腳與ＴＭＳ３２０Ｃ６７１ｘ系列ＤＳＰ的ＡＲＤＹ引腳相連，即可實(shí)現硬件的自動(dòng)編程或擦除的完成判斷。Ｃ６０００系列ＤＳＰ與ＦＬＡＳＨ的連線(xiàn)圖如圖２所示。

軟件方法是利用從ＦＬＡＳＨ數據線(xiàn)讀取的數據來(lái)判斷ＦＬＡＳＨ的狀態(tài)，讀取數據中的主要判斷位為ＤＱ２、ＤＱ３、ＤＱ５、ＤＱ６和ＤＱ７，它們之間的相互組合提供了幾種軟件判斷狀態(tài)的方法，應用較多且較為簡(jiǎn)便的方法是在命令序列寫(xiě)入后，如果寫(xiě)入的是編程命令，則選擇一個(gè)地址，并循環(huán)讀取這個(gè)地址的數據。若裝置仍處于編程狀態(tài)之中，ＤＱ７輸出為寫(xiě)入數據的補碼，而在編程完成后，ＤＱ７輸出的是所選地址上的正確數據。如果寫(xiě)入的是擦除命令，那么?當裝置處于擦除狀態(tài)時(shí)，則ＤＱ７輸出為０，若擦除完成或擦除被中斷?ＤＱ７輸出為１。選擇地址時(shí)應注意：若地址所在區域屬于ＦＬＡＳＨ中的保護區域，則ＤＱ７輸出的ＦＬＡＳＨ狀態(tài)信息有效，有效時(shí)間只能持續大約１μｓ，然后輸出正確數據。而擦除命令擦除的范圍如果包括ＦＬＡＳＨ中的保護區域，那么命令將被忽略，此時(shí)ＤＱ７輸出狀態(tài)信息有效，持續時(shí)間大約１００μｓ。對ＦＬＡＳＨ的操作有時(shí)會(huì )出錯，出錯時(shí)，ＦＬＡＳＨ將處于不正常狀態(tài)，ＤＱ７可能永遠也不會(huì )輸出地址上的正確數據，此時(shí)就需讀?。模眩档妮敵鲂畔?，若為１則表示操作失敗。其軟件流程圖如圖３所示。

對ＦＬＡＳＨ的編程既可以用匯編語(yǔ)言，也可以用Ｃ語(yǔ)言，以下給出部分Ｃ代碼。該程序代碼可采用ＴＩ公司專(zhuān)門(mén)用于ＴＩ公司系列ＤＳＰ編程的Ｃｏｄｅ Ｃｏｍ-ｐｏｓｅｒ Ｓｔｕｄｉｏ 編程工具進(jìn)行編寫(xiě)。

ｖｏｉｄ ｅｒａｓｅ_ｆｌａｓｈ(ｓｈｏｒｔ ＊ ｆｌａｓｈ_ｐｔｒ)

{

ｓｈｏｒｔ ＊ ｃｔｒｌ_ａｄｄｒ１＝(ｓｈｏｒｔ ＊)((ｉｎｔ)ｆｌａｓｈ_ｐｔｒ＋(０ｘ５５５＜＜２));

／＊此處０ｘ５５５地址左移兩位，按１６位存儲器來(lái)看，本來(lái)只需左移一位，但在計算式中?地址ｆｌａｓｈ_ｐｔｒ是先轉換成ｉｎｔ型再計算的，而要寫(xiě)入命令的地址０ｘ５５５為１６位地址，所以需乘２，因此應當再左移一位＊／

ｓｈｏｒｔ ＊ ｃｔｒｌ_ａｄｄｒ２＝(ｓｈｏｒｔ ＊)((ｉｎｔ)ｆｌａｓｈ_ｐｔｒ＋（０ｘ２ａａ＜＜２））；?

＊ ｃｔｒｌ_ ａｄｄｒ１＝０ｘ００ａａ；

＊ ｃｔｒｌ_ａｄｄｒ２＝０ｘ００５５；

＊ ｃｔｒｌ_ａｄｄｒ１＝０ｘ００８０；

＊ ｃｔｒｌ_ａｄｄｒ１＝０ｘ００ａａ；

＊ ｃｔｒｌ_ａｄｄｒ２＝０ｘ００５５；

＊ ｃｔｒｌ_ａｄｄｒ１＝０ｘ００１０；

}

ｖｏｉｄ ｐｒｏｇｒａｍ_ｆｌａｓｈ(ｓｈｏｒｔ ＊ ｓｏｕｒｃｅ_ｐｔｒ?ｓｈｏｒｔ ＊ ｆｌａｓｈ ｐｔｒ,ｓｈｏｒｔ ｌｅｎｇｔｈ)

{

ｓｈｏｒｔ ｉ?

ｓｈｏｒｔ ＊ ｃｔｒｌ_ａｄｄｒ１＝(ｓｈｏｒｔ ＊)((ｉｎｔ)ｆｌａｓｈ_ｐｔｒ＋(０ｘ５５５＜＜２));??

ｓｈｏｒｔ ＊ ｃｔｒｌ_ａｄｄｒ２＝(ｓｈｏｒｔ ＊)((ｉｎｔ)ｆｌａｓｈ_ｐｔｒ＋０ｘ２ａａ＜＜２));?

ｆｏｒ(ｉ＝０;ｉ＜ｌｅｎｇｔｈ;ｉ＋＋)

{

＊ ｃｔｒｌ_ａｄｄｒ１＝０ｘ００ａａ;

＊ ｃｔｒｌ_ａｄｄｒ２＝０ｘ００５５;

＊ ｃｔｒｌ_ａｄｄｒ１＝０ｘ００ａ０;

＊ ｆｌａｓｈ_ｐｔｒ＋＋＝＊ｓｏｕｒｃｅ_ｐｔｒ?

}

}

在上面的程序中,對ＦＬＡＳＨ的命令序列的寫(xiě)入地址有一個(gè)左移指令，即若應寫(xiě)入命令的寄存器地址為０ｘ５５５，實(shí)際編程時(shí)，應先對０ｘ５５５左移若干位，然后再對得到的地址寫(xiě)入命令。這是因為,ＴＭＳ３２０Ｃ６０００系列ＤＳＰ為３２位ＤＳＰ，它的外部地址總線(xiàn)引腳的最低位（ＬＳＢ）為ＥＡ２，即輸出地址的最低位為實(shí)際地址的第２位，而不會(huì )輸出第１位和第０位，但實(shí)際外接的ＦＬＡＳＨ可以是８位、１６位、３２位不等。如果連接非３２位存儲器，在讀數據時(shí)?ＤＳＰ的外部存儲器接口（ＥＭＩＦ）會(huì )自動(dòng)將實(shí)際地址左移若干位，以使外部地址總線(xiàn)引腳的最低位ＥＡ２根據ＦＬＡＳＨ位數的不同輸出實(shí)際地址的第０位或第１位，然后再將幾次讀入的數據合成一個(gè)３２位的值（外接ＦＬＡＳＨ的位數可以在ＥＭＩＦ寄存器中設置），而在寫(xiě)數據時(shí),就需要編程者手動(dòng)進(jìn)行移位，具體方法是?外接８位存儲器時(shí)左移２位，外接１６位存儲器時(shí)左移１位。

２　用ＦＬＡＳＨ實(shí)現ＤＳＰ的程序自引導

ＴＭＳ３２０Ｃ６０００系列ＤＳＰ包括多個(gè)型號，各個(gè)型號的程序自引導方法一致，下面以ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３為例來(lái)介紹程序自引導的實(shí)現過(guò)程。

２．１ ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３ＤＳＰ簡(jiǎn)介

ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３是ＴＩ公司推出的ＴＭＳ３２０Ｃ６７ｘｘ系列浮點(diǎn)ＤＳＰ中最新的一種芯片。ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３每周期可以執行８條３２位指令；支持３２／６４位數據；具有最高２２５ＭＨｚ、４．４ｎｓ指令周期的運行速度和１８００ＭＩＰＳ或１３５０ＭＦＬＯＰＳ的處理能力；同時(shí)是有強大的外設支持能力；外部存儲器接口(ＥＭＩＦ)可以很方便地和ＳＤＲＡＭ、ＳＢＳＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ、ＳＲＡＭ等同步和異步存儲器相連，１６位ＨＰＩ接口可以和各種處理器?如ＰＣ、ＰＯＷＥＲＰＣ等?接口；另外還有優(yōu)化的多通道緩存串口和多通道音頻串口（僅ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３），這些外部接口使設計人員可以很容易實(shí)現自己的應用系統。

２．２ ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３程序自引導功能的實(shí)現

斷電時(shí)用慢速ＲＯＭ或ＦＬＡＳＨ存儲程序和初始化數據，上電后引導到內部或外部快速ＲＡＭ中運行是現在普遍采用的一種設計ＤＳＰ電路板的方法，該方法可靠、方便、靈活且成本較低。但對于不同的ＤＳＰ有不同的程序自引導方法。本文只討論ＴＭＳ３２０Ｃ６０００系列ＤＳＰ的引導方法。

和以往ＴＩ公司的ＤＳＰ（如３ｘ、４ｘ）采用引導表由固化在ＤＳＰ內部的引導程序實(shí)現程序的自引導不同，ＴＭＳ３２０Ｃ６０００系列ＤＳＰ采用的是一種新的引導方法，對于ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３，上電后，若選擇從ＥＭＩＦ引導程序，則ＤＳＰ自動(dòng)將位于地址空間ＣＥ１（０ｘ９０００００００～０ｘ９ＦＦＦＦＦＦＦ）開(kāi)頭的１ｋＢ代碼傳輸到地址空間０處。它的數據傳輸采用默認時(shí)序，用戶(hù)可以選擇外部程序存儲器的寬度（８位／１６位／３２位），然后由ＥＭＩＦ自動(dòng)將幾次讀入的數據合成３２位數據。傳輸由ＤＳＰ中的ＥＤＭＡ通道以單幀的形式自動(dòng)進(jìn)行，傳輸完成后，程序從地址０處開(kāi)始運行。因此，要在ＴＭＳ３２０Ｃ６７１ｘ中實(shí)現基于ＦＬＡＳＨ的自引導功能，必須將ＦＬＡＳＨ配置在ＤＳＰ的ＣＥ１地址空間中。

以上工作均由ＤＳＰ自動(dòng)完成。很明顯，自動(dòng)傳輸的代碼并不能滿(mǎn)足絕大多數編程者對代碼長(cháng)度的要求，因此可在這段代碼中加入數據傳輸功能，從而將實(shí)際工作中遠大于１ｋＢ的代碼由ＦＬＡＳＨ中讀入到用戶(hù)指定的存儲空間，然后再將程序跳到實(shí)際有用的代碼處運行。對ＦＬＡＳＨ編程并實(shí)現程序自引導的具體過(guò)程如下：

（１）對ＤＳＰ正常運行程序的處理

Ｃｏｄｅ Ｃｏｍｐｏｓｅｒ Ｓｔｕｄｉｏ（ＣＣＳ）是ＴＩ公司開(kāi)發(fā)的用于ＤＳＰ產(chǎn)品的軟件開(kāi)發(fā)工具。由ＣＣＳ得到的代碼為目標文件格式（ＣＯＦＦ），這種格式文件不能直接寫(xiě)入ＦＬＡＳＨ，而要先用其它語(yǔ)言（如Ｃ）編寫(xiě)文件，然后由轉換工具進(jìn)行轉化。

在ＣＯＦＦ格式下，程序被分成很多段（包括程序段、初始化數據段、未初始化數據段、自定義段等），每段都占據連續的存儲空間，段與段之間相互獨立。另外，在ＣＯＦＦ文件中，除了段內的用戶(hù)程序和數據外，還包含一些額外的信息，其中有ＣＯＦＦ文件的版本、段的數量、段的長(cháng)度和起始地址等，分析清楚這些信息，就可以編寫(xiě)自己的文件轉換工具了。具體方法是：讀入ＣＯＦＦ文件，根據格式分析該文件的內容，再把用戶(hù)程序和數據部分提取出來(lái)，仍分成一個(gè)個(gè)段，并在每個(gè)段前加入起始位置和段長(cháng)度信息，同時(shí)在最后一個(gè)段的末尾加上結束標志，最后寫(xiě)入一個(gè)新的文件。在此過(guò)程中，因為ＣＯＦＦ文件的字長(cháng)為３２ｂｉｔ，而ＦＬＡＳＨ寬度可能為８ｂｉｔ或１６ｂｉｔ，因而要在兩者之間進(jìn)行手工轉化。

（２）編寫(xiě)ｂｏｏｔ程序

ｂｏｏｔ程序的大小不能超過(guò)１ｋＢ，它主要完成以下幾個(gè)功能：第一是配置ＤＳＰ的ＥＭＩＦ寄存器，然后從ＦＬＡＳＨ中把各個(gè)段中的程序和數據拷貝到用戶(hù)指定的存儲器物理地址中，同時(shí)跳到程序的入口點(diǎn)。在此應當注意：Ｃ程序的入口點(diǎn)并非ｍａｉｎ（），而是ｃ＿ｉｎｔ００，這是因為在調用ｍａｉｎ（）函數之前，系統必須先建立Ｃ語(yǔ)言的運行環(huán)境。如為系統堆棧定義．ｓｔａｃｋ段、建立初始化堆棧和禎指針、初始化全局和靜態(tài)變量等。另外，由于ｂｏｏｔ程序本身也是ＣＯＦＦ文件格式，所以也需格式轉換。

（３）編寫(xiě)ＦＬＡＳＨ燒寫(xiě)程序

ＦＬＡＳＨ的燒寫(xiě)程序可以根據前面的介紹來(lái)編寫(xiě)，但要注意，應將ｂｏｏｔ程序寫(xiě)入ＣＥ１空間開(kāi)始的１ｋＢ中，而將ＤＳＰ正常工作程序寫(xiě)入１ｋＢ以后的地址空間中。

３　結束語(yǔ)

本文介紹了ＦＬＡＳＨ在系統編程和基于ＦＬＡＳＨ實(shí)現ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３ ＤＳＰ程序自引導的過(guò)程。實(shí)際上，ＴＭＳ３２０Ｃ６０００系列ＤＳＰ中其它類(lèi)型（如Ｃ６２０１、Ｃ６７０１等）的ｂｏｏｔ也與本文所述相同，因此，完全可以相互借鑒。