Flash存儲器在TMS320C3x系統中的應用

摘要：以基于TMS320C32 DSP開(kāi)發(fā)的故障錄波裝置為模型，介紹AMD公司的Flash存儲器Am29F040的原理和應用；利用它操作過(guò)程實(shí)現斷電后仍然可以將子程序保存在Flash存儲器內的特性，結合TMS320C3x提出實(shí)現DSP系統上電后用戶(hù)程序的自動(dòng)引導的方法。

關(guān)鍵詞：Flash存儲器 TMS320C32 自動(dòng)引導 Am29F040

引言

在對電力系統斷路器的狀態(tài)監測過(guò)程中，需要對故障數據進(jìn)行保存，以便于查撲克；在則故障期間難免會(huì )出現停機的現象，因此，如何在斷電的狀態(tài)下保存數據，就成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。對于故障出現的監測裝置必須滿(mǎn)足兩個(gè)基本的特性――實(shí)時(shí)性和快速性。這兩種特性都需要以快速處理大量的數據信息為基礎，所以我們采用數據信號處理DSP來(lái)滿(mǎn)足這方面的要求?，F在，閃存（Flash Memory）已經(jīng)成為DSP系統的一個(gè)基本的配置。

這里Flash存儲器主要用來(lái)存放用戶(hù)程序代碼。一般來(lái)說(shuō)，將用戶(hù)需要的程序代碼裝入Flash存儲器有三種方法：一種是在存儲器出廠(chǎng)前將數據寫(xiě)入；一種是用戶(hù)使用編程器自己編程；最后一種是將存儲器安裝在用戶(hù)電路板后進(jìn)行編程。隨著(zhù)芯片制造工藝的提高，芯片的集成度也越來(lái)越高，使Flash存儲器正在向小型化、帖片式方向發(fā)展。本文結合TMS320C3x系列的DSP上電引導表產(chǎn)生方法，討論AMD公司生產(chǎn)的Am29F040閃存在系統中的編程方法。

1 Flash存儲器Am29F040

Am29F040是AMD公司生產(chǎn)的Flash存儲器，主要作用是固化程序和保存歷史數據，也就是開(kāi)機后執行閃存的程序，并在程序執行的過(guò)程中實(shí)時(shí)地保存或修改其內部的數據單元。

下面首先介紹Am29F040的特點(diǎn)和操作。

Am29F040是采用5V單電源供電的可編程只讀存儲器，是一種電可擦除與重新編程的器件。該器件由8個(gè)獨立的64K字節塊組成，訪(fǎng)問(wèn)速度為55～150ns。片內的狀態(tài)機編程和擦除器件、嵌入式字節編程與區段/芯片擦除功能是全自動(dòng)的。內部結構框圖如圖1所示。

A0～A18：地址線(xiàn)。其中A8～A18提供存儲區地址，行地址確定所在扇區；A0～A7選定其扇區的一個(gè)字節，扇區容量是256字節。

DQ0～DQ7：數據輸入/輸出。在讀周期輸出數據；

在寫(xiě)周期接收數據。寫(xiě)過(guò)程中寫(xiě)入的數據被內部鎖存。

CE：輸入，芯片使能，低電平時(shí)選中該器件。

OE：輸入，輸出使能，低電平時(shí)打開(kāi)數據輸出緩沖區，允許讀操作。

WE：輸入，寫(xiě)使能，低電平時(shí)允許寫(xiě)操作。

Vcc為5V電源。Vss為地。

工用方式有讀方式、待機方式、輸出禁止及算法選擇。

例如，對于寫(xiě)操作的編程命令，如表1所列。

其中：RA為被讀出的存儲單元地址；

PA為被編程的存儲單元地址；

RD為所選地址單元被讀出的數據；

PD為所選地址單元被編程的數據。

除編程地址、區段地址和讀地址之外的所有總線(xiàn)周期地址，地址引腳A18、A17、A16、A15為高或低。

下面以命令表的編程命令為例。簡(jiǎn)要介紹字節編程。表1所列命令是一個(gè)4總線(xiàn)周期指令。首先，在地址5555H寫(xiě)入數據0AAH，地址2AAAH寫(xiě)入數據055H，再在地址5555H寫(xiě)入數據A0H，最后是編程的地址和數據。

表1 軟件命令簡(jiǎn)表

對于芯片擦除功能，自動(dòng)地提供編程和電擦除之前，校驗所有存儲單元所需的電壓和時(shí)序，然后自動(dòng)擦除并校驗單元界限。利用數據輪詢(xún)（datapolling）特性，可以監視自動(dòng)芯片擦除操作期間器件的狀態(tài)，以檢驗操作是否完成。

程序如下：

int Chip_Erase()

{

(int)0x00005555=0xAAAAAAAA; /*寫(xiě)芯片擦除命令部分*/

*（int *）0x00002AAA=0x55555555;

*(int *)0x00005555=0x80808080;

*(int)0x00005555=0xAAAAAAAA;

*(int *)0x00002AAA=0x55555555;

*(int *)0x00005555=0x10101010;

while((*int)0x000055550x80808080)!=0x80808080)/*數據輪詢(xún)*/

對于區段擦除暫停，在區段擦除期間擦除暫停有效，數據值為B0H，不管地址值。區段擦除恢復，僅在擦除暫停之后擦除有效，數據值為30H，不管地址值。下面是簡(jiǎn)要的程序代碼：

int Sector_Erase(sectadd)

int * sectadd;

{

(int)0x00005555=0xAAAAAAAA; /*寫(xiě)區段擦除命令部分*/

*（int *）0x00002AAA=0x55555555;

*(int *)0x00005555=0x80808080;

*(int *)0x00005555=0xAAAAAAAA;

*(int *)0x00002AAA=0x55555555;

*sectadd=0x30303030;

對于數據保護，此特性禁止在1～8個(gè)區段的任何組合進(jìn)行編程和擦除操作。執行編程和擦除被保護區段的命令時(shí)，不改變區段內的數據。數據輪詢(xún)位和跳轉位工作在2～100μs，然后返回到有效數據。在地址引腳A9和控制引腳E，使用11.5～12.5V高電壓VID，且在控制引腳E上使用VIL將使此特性起作用。其具體操作為：當W為VIH，E為VIL且地址引腳G為VID時(shí)，區段保護方式被激活，地址引腳A18、A17、A16用來(lái)選擇被保護的區段。一旦地址穩定，W處于脈沖低電平，操作開(kāi)始于W的下降沿。

2 在TMS320C3x中的應用

TMS320C3x支持32位或16位寬度的程序外部存儲器。由于A(yíng)m209F040的數據寬度是8位，而從RAM單元中取出的數據寬度為32位，所以還要采用移位的方法寫(xiě)入Am29F040。

引導表的格式主要由下面幾部分組成：首先，是包括引導表數據寬度和其它數據總線(xiàn)寄存器值的頭文件。接著(zhù)，是COFF文件中各個(gè)段的數據，其中每個(gè)段都包含一個(gè)該段的文件頭來(lái)說(shuō)明該段的代碼長(cháng)度和地址。最后是結束段。

這里，采用COFF格式生成引導表比較麻煩。TI公司提供了一個(gè)很有用的轉換工具HEX30，只須編寫(xiě)一個(gè)命令文件，就可使用這個(gè)轉化工具自動(dòng)生成引導表。Flash存儲器燒寫(xiě)流程如圖2所示。

采用TI公司的TMS320C32的DSP，AMD公司生產(chǎn)的8位Am29F040作為Flash存儲器，這里使用了4片Am29F040。

編寫(xiě)時(shí)必須注意：

①目標字寬度，也就是處理器的操作碼長(cháng)度。選好DSP后，該長(cháng)度也就確定了。按照我們的例子為32位。

②數據寬度。由-datawidth設定，為32位。

③存儲器寬度。由-Memwidth設定，本例中為32位。

④ROM寬度。由-romwidth設定，為8位，由Flash存儲器確定。

程序如下：

C3XCHECK.OUT

-MAP 29f040.MAP

-i /*輸出文件為Intel格式*/

-datawidth 32

-Memwidth 32

-romwidth 8

ROMS

{

FLASHROM：org=000000h,len=80000h,romwidth=8, /*512K8*/

files={f040.b0 f040.b1 f040.b2 f040.b3}

}

SECTIONS

{

.text :paddr=00000040h

.ffttxt:paddr=000008d1h

.data:paddr=0000000h

.sintab:paddr=000009eeh

.paras:paddr=00000a2eh

}

命令文件按照上述編寫(xiě)，生成了4個(gè)文件，分別為f040.b0、f040.b1、f040.b2及f040.b3，然后可以直接用編程器燒寫(xiě)至4片Am29F040即可。

利用上面的方法已經(jīng)可以完成工作，但是我們還可以利用TMS320C32的boot loader(上電加載)功能直接調入到存儲器中。

DSP芯片復位以后，將自動(dòng)地運行固化0H～0FFH空間內的引導裝載程序，執行引導程序裝載功能。進(jìn)入引導裝載程序以后，DSP將一直等待中斷INT0～INT3的中斷狀態(tài)，根據不同中斷，決定是以BOOT1～BOOT3的存儲空間裝載程序到指定的快速閃存，還是以從串口將程序引導裝載到指定的快速閃存。TI公司的引導裝載程序公開(kāi)的（如果需要，可由其網(wǎng)站下載得到）。實(shí)現引導裝載功能時(shí)，需要自己設計程序頭，其中必須描述：

①待裝載程序的存儲器寬度為8位/16位/32位；

②SWW等待狀態(tài)發(fā)生器的方式；

③裝載到快速RAM的程序大??；

④裝載的目的地址。

如果在實(shí)際系統中目的地址不止一個(gè)，其操作過(guò)程也是一樣的，當一個(gè)模塊裝載完畢以后，如果還有一個(gè)另外的模塊，那么它將繼續執行。與上面的方法一樣，在程序頭加上必要的信息就可以了。

如將引導表作為程序的一個(gè)初始化段，在運行程序的時(shí)候將該段的內容也直接寫(xiě)到Flash存儲器里面。具體來(lái)說(shuō)，首先編寫(xiě)段C語(yǔ)言程序，將上面由HEX30生成的文件轉化為.dat數據文件（使得DSP可以識別，DSP不能識別.b0文件）。然后，在編程程序中建一個(gè)段，其中包含這個(gè)數據文件。最后，在直接運行程序時(shí)，將其中的內容燒寫(xiě)到存儲器里面。采用這種方法，比采用EPROM編程器編程速度更快，而且省時(shí)省力，需要修改時(shí)不用取出Flash存儲器，可以在線(xiàn)編程修改。

3 結論

通過(guò)實(shí)際的電路仿真測試，證明這種設計思想簡(jiǎn)單、程序語(yǔ)法正確，數據傳輸效率高，充分利用了TMS320C32編程語(yǔ)言特點(diǎn)。這種方法能夠實(shí)現Flash存儲器在系統編程和在DSP系統上電后的用戶(hù)程序的自動(dòng)引導。同時(shí)，由對Flash存儲器Am29F040應用的討論可知，其不僅可以利用編程器編程，而且可以通過(guò)TMS320C32在線(xiàn)進(jìn)行擦除、讀寫(xiě)及編程。