基于閃存TMS320VC5409DSP并行引導裝載方法

　　TMS320VC5409是TI公司推出的新一代的高性能、低價(jià)位、低功耗數字信號處理器(DSP)。與現在流行的TMS320C5409相比，性能提高了60%，功耗效率提高了50%。它的應用對象大多是要求能脫機運行的內嵌式系統，如機頂盒(STB)、個(gè)人數字助理(PDA)和數字無(wú)線(xiàn)通信等。閃爍存儲器(FLASH MEMORY)是可以在線(xiàn)電擦寫(xiě)、掉電后信息不丟失的存儲器。FLASH與EPROM相比，具有更高的性能價(jià)格比，而且體積小、功耗低、擦寫(xiě)速度快、使用比較方便。因此，采用FLASH存儲程序和固定數據是一種比較好的選擇。AMD公司的Am29LV400B FLASH可以直接與DSP相接。

　　1 Am29LV400B的主要特點(diǎn)及編程方法

　　Am29LV400B是AMD公司新推出的256K×16位產(chǎn)品，具有以下主要特點(diǎn)：

　　(1)支持單電源操作，可分為滿(mǎn)負荷電壓供電(2.7V~3.6V)和電壓范圍可調節(3.0V~3.6V)供電兩種方式。滿(mǎn)幅度電壓供電方式主要用于電池供電的應用中，而電壓范圍可調節供電方式直接與3.3V的高性能DSP接口，簡(jiǎn)化了系統的電源要求。

　　(2)最快的存取速度高達55ns，CMOS工藝,具有100000次寫(xiě)入/擦寫(xiě)壽命。

　　(3)低功耗(200nA的自動(dòng)休眠電流，200nA的待命電流，7mA的讀電流，15mA的編程/擦除電流)。

　　(4)靈活的塊結構支持整片擦除、塊擦除。整片分為11個(gè)塊(1塊8K字、2塊4K字、1塊16K字、7塊32K字)。

　　(5)塊保護功能，具有防止對任何區段進(jìn)行編程或擦除的硬件保護機制。

　　(6)與JEDEC標準兼容，引腳分布和命令集與單電源FLASH相兼容，具有優(yōu)越的防止意外編程的保護功能。

　　(7)數據查詢(xún)位和數據切換位，可以通過(guò)軟件方法檢測編程/擦除操作的狀態(tài)。

　　(8)Ready/Busy#管腳，可以通過(guò)硬件方法檢測編程/擦除操作的狀態(tài)。

　　(9)具有擦除暫停/擦除恢復功能。在暫停擦除操作過(guò)程中，支持讀寫(xiě)不處于擦除狀態(tài)的塊。

　　(10)內嵌的擦除/編程算法能自動(dòng)對整個(gè)芯片或某幾個(gè)塊進(jìn)行擦除編程操作。

　　Am29LV400B編程和擦除算法的命令定義如表1所示。

表1　Am29LV400B命令定義

　　表中，RA為要讀的存儲器地址；RD為從存儲器地址RA處讀出的數據；SA為要擦除的段地址；PA為要寫(xiě)入數據的存儲器地址；PD為要在地址PA處寫(xiě)入的數據。根據表中的命令定義可編制FLASH的"燒寫(xiě)"和"擦除"程序(用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程實(shí)現)。根據需要，我們編制了 "燒寫(xiě)"單字和"燒寫(xiě)"多字的程序。

　　2 硬件電路組成

　　DSP存儲區硬件接口電路如圖1所示。主要由5部分組成：DSP處理器-TMS320VC5409、系統邏輯控制電路(采用CPLD-EPM7128實(shí)現)、閃存FLASH-Am29LV400B (256K字的FLASH用來(lái)存儲應用程序和初始化數據)、程序存儲器SRAM1-IDT71V416S12PH(容量為256K字)、數據存儲器SRAM2-IDT71V016S12PH(容量為64K字)。邏輯控制電路主要由3個(gè)模塊組成：FLASH頁(yè)選控制模塊、讀/寫(xiě)控制模塊、程序空間/數據空間/FLASH切換控制模塊。圖中，CPLD的輸出FMSEL為FLASH的片選腳；PMSEL為程序空間的片選腳；DMSEL為數據空間的片選腳。

　　FLASH分為8頁(yè)，每頁(yè)32K，通過(guò)CPLD中的FLASH頁(yè)選控制模塊(Page0~Page2)實(shí)現FLASH翻頁(yè)功能。為實(shí)現FLASH引導裝載，FLASH物理空間的前32K映射到TMS320VC5409的數據空間0x8000h~0xFFFFh上，即TMS320VC5409的數據空間0x8000h~0xFFFFh為FLASH的前32K空間。為了重點(diǎn)說(shuō)明FLASH的引導裝載過(guò)程，本文只談及DSP片內程序存儲空間以及FLASH前32K字的使用情況。

　　3 TMS320VC5409 DSP的引導裝載方式

　　TMS320VC5409芯片具有兩種引導方式：片內引導方式和片外執行方式。片內引導方式就是利用片內ROM中的引導程序將程序從外部加載到程序存儲器中運行。由于FLASH的速度較低，難以與DSP相匹配，因此本文采用片內引導方式。

　　TMS320VC5409片內掩模ROM中固化的引導裝載(Bootloader)程序用于在上電復位時(shí)把用戶(hù)程序從外部引導到高速RAM中，以保證其全速運行。TMS320VC5409提供的片內引導方法有：主機口HPI方法、8位或16位并行EPROM方法、8位或16位并行I/O方法和8位或16位串行口方法等。TMS320VC5409片內引導裝載源程序可以在TI網(wǎng)站下載得到，讀者可以自行分析。下面通過(guò)圖2所示的引導過(guò)程框圖，闡述一下本文選用的并行引導方式過(guò)程。

　　上電復位后，TMS320VC5409檢測其MP/MC引腳，如果MP/MC＝"0"，DSP從0xFF80h處開(kāi)始執行片內引導裝載程序。進(jìn)入引導程序后，如有INT2請求中斷，則進(jìn)入HPI引導方式；如有INT3請求中斷，則進(jìn)入EEPROM串行口引導方式；否則就進(jìn)入并行引導方式。其詳細引導過(guò)程如圖3所示。

　　片內并行引導方式前半部分是I/O空間并行引導方式，我們不采用此方式，程序繼續運行直到從數據空間0xFFFFh地址讀入一個(gè)地址數據，此數據為用戶(hù)自舉表的入口地址。這時(shí)片內引導程序就開(kāi)始執行FLASH中的用戶(hù)自舉表若自舉表的第一個(gè)字是0x10AAh，則表示是16位并行引導模式。

　　4 FLASH中自舉表(Boottable)的存儲格式

　　為了實(shí)現DSP加電自舉，FLASH中的數據必須按照自舉表的格式"燒寫(xiě)"。自舉表的作用是：DSP運行此表時(shí)，首先根據自舉表中前部分用戶(hù)起始地址把后面的用戶(hù)程序代碼加載到DSP片內程序空間中相應的用戶(hù)地址區域(由于FLASH與DSP時(shí)間不匹配，要設置好SWWR和BSCR寄存器)，然后根據自舉表中的程序入口地址，在程序空間相應的地址開(kāi)始運行程序。表2為16位并行自舉的代碼結構(自舉表在空間允許的情況下可以放幾個(gè)程序代碼段，為便于說(shuō)明，在此只說(shuō)明一個(gè)程序代碼段的情況)。

表2　并行自舉表的代碼結構

　　下面結合一個(gè)實(shí)例，說(shuō)明利用hex500命令生成二進(jìn)制數據自舉表的方法。

　　(1)所編寫(xiě)的一個(gè)用戶(hù)程序名為myblink.C，在編譯鏈接成功后生成的輸出文件名為myblink.out；程序空間的開(kāi)始地址為0x1400h，程序執行的入口地址為0x144Fh。利用hex500工具，生成文件名為myblink.hex的二進(jìn)制數據，hex500命令后添加如下條件：

　　(2)生成的二進(jìn)制數據文件myblink.hex的數據為：

　　(3)編寫(xiě)一個(gè)數據轉換程序，把二進(jìn)制數據文件myblink.hex 轉換為數組頭文件myblink.h。在CCS環(huán)境下，FLASH的"燒寫(xiě)"主程序包含此頭文件，編譯鏈接后通過(guò)仿真器下載到DSP中，運行DSP，用戶(hù)程序就被"燒入"FLASH中了。

　　實(shí)際應用是：在數據空間地址0xFFFFh(也就是FLASH的空間0xFFFFh )中"燒寫(xiě)"數據0x9000h(FLASH中存放的自舉表起始地址)，在FLASH的地址0x9000h開(kāi)始"燒入" 用戶(hù)自舉表數據即myblink.h中的數組數據。

　　DSP運行情況是：依據第3節所述的引導裝載過(guò)程，經(jīng)過(guò)一系列的設置，使DSP尋址到數據空間地址0xFFFFh，得到自舉表的起始地址0x9000h，PC指針指向0x9000h，執行自舉表的數據，根據自舉表寫(xiě)入信息，把后面的程序裝載入程序空間起始地址0x1400h(XPC＝0)(這時(shí)通過(guò)仿真器查看程序空間0x1400h開(kāi)始的數據，與仿真器下載的myblink.out文件數據是一致的)。然后，DSP的PC指針指向程序入口地址0x144Fh(XPC＝0)開(kāi)始執行用戶(hù)程序，從而完成了DSP利用FLASH實(shí)現16位并行引導裝載的過(guò)程。