TMS320C6000 DSP自動(dòng)引導的方法和編程實(shí)現

摘要：ＴＩ高速信號處理器ＴＭＳ３２０Ｃ５Ｘ和ＴＭＳ３２０Ｃ６Ｘ需要從外部的存儲器（ＲＯＭ或ＦＬＡＳＨ）中引導應用程序這是開(kāi)發(fā)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，關(guān)系到系統的可靠性和處理速度。以ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ ＤＳＰ為例，介紹了應用程序的三種引導方式；以實(shí)際工程為背景詳細敘述了從ＲＯＭ中引導程序的實(shí)現方法，并鐘對其中重要的命令文件和用戶(hù)引導程序，給出了相應的示例文件和程序。關(guān)鍵詞：TMS320C6000 DSP CMD 引導 １ ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ ＤＳＰ硬件結構概述 ＴＭＳ３２０Ｃ６０００是ＴＩ公司生產(chǎn)的ＴＭＳ３２０系列產(chǎn)品中新一代高性能的ＤＳＰ芯片，適用于高速數字信號處理。ＴＭＳ３２０Ｃ６０００主要由三個(gè)部分組成：ＣＰＵ內核、外設和存儲器。ＣＰＵ中８個(gè)功能單元可以并行工作，這些功能單元被分成類(lèi)似的兩組，每組由４個(gè)基本功能單元組成。ＣＰＵ有兩組寄存器，每組寄存器由１６個(gè)３２位寄存器組成。由于在運行期間不做硬件數據相關(guān)性檢查，所以程序運行時(shí)可以同時(shí)執行８條指令，極大地提高了芯片處理速度，這使得該系列的芯片在電子測量、測控、圖像、雷達、聲納和軟件無(wú)線(xiàn)電等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。２ 加電后ＤＳＰ的運行過(guò)程 系統加電后，ＲＥＳＥＴ信號為低，芯片復位。在ＲＥＳＥＴ信號上升沿處，鎖存ＢＯＯＴＭＯＤＥ[４:０]信號，借以決定芯片的存儲器映射方式、地址０處的存儲器類(lèi)型以及復位后芯片的自舉模式，復位結束后，芯片從存儲器的０地址開(kāi)始執行指令。 ＴＭＳ３２０Ｃ６０００器件可以設置成三種自舉方式，其加載過(guò)程分別敘述如下： （１）不加載。ＣＰＵ直接從存儲器的０地址處開(kāi)始執行指令。如果系統中使用的是ＳＤＲＡＭ，那么ＣＰＵ會(huì )先掛起，直到ＳＤＲＡＭ的初始化完成。ＴＭＳ３２０Ｃ６２１Ｘ／Ｃ６７１Ｘ不具有這類(lèi)方式。 （２）ＲＯＭ加載。位于外部空間的ＲＯＭ中的程序首先通過(guò)ＤＭＡ／ＥＤＭＡ搬入地址０處。盡管加載過(guò)程是在芯片外部被復位信號釋放以后才開(kāi)始的，但是當芯片仍處于內部復位保持時(shí)，就開(kāi)始了上述的傳輸過(guò)程了。用戶(hù)可以指定外部ＲＯＭ的存儲寬度，ＥＭＩＦ會(huì )自動(dòng)將相鄰的８ｂｉｔ／１６ｂｉｔ數據合并成３２ｂｉｔ。ＲＯＭ中的程序必須以ｌｉｔｔｌｅ ｅｎｄｉａｎ的格式存儲。用ＤＭＡ／ＥＤＭＡ進(jìn)行的這一加載過(guò)程是一個(gè)單幀的數據塊傳輸。傳輸過(guò)程完成之后，ＣＰＵ退出復位狀態(tài)，開(kāi)始執行地址０處的指令。對于不同的芯片，這一過(guò)程略有不同，整個(gè)過(guò)程如圖１所示。 對于ＴＭＳ３２０Ｃ６２０Ｘ／Ｃ６７０Ｘ，ＤＭＡ使用默認的ＲＯＭ時(shí)序從ＣＥ１空間中拷貝６４ＫＢ數據到地址０處。 對于ＴＭＳ３２０Ｃ６２１Ｘ／Ｃ６７１Ｘ／Ｃ６４Ｘ，ＥＤＭＡ使用默認的ＲＯＭ時(shí)序從ＣＥ１空間（Ｃ６４Ｘ從ＥＭＩＦＢ ＣＥ１空間）拷貝１ＫＢ數據到地址０處。 （３）主機（ＨＰＩ）引導。ＣＰＵ停留在保持狀態(tài)，其余硬件部分均保持正常狀態(tài)。在這期間，外部主機通過(guò)主機口初始化ＣＰＵ的存儲空間。主機完成所有的初始化工作后，將主機口控制寄存器中的ＤＳＰＩＮＴ位設置為１，結束引導過(guò)程。此時(shí)ＣＰＵ退出復位狀態(tài)，開(kāi)始執行地址０處的指令。在主機引導過(guò)程中，主機可以對ＤＳＰ所有的存儲空間進(jìn)行讀和寫(xiě)。 此外，用戶(hù)應選擇存儲器的映射方式（當有多種映射方式可供選擇時(shí)）和首地址為０存儲空間的類(lèi)型。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１／Ｃ６７０１芯片有專(zhuān)門(mén)的ＢＯＯＴＭＯＤＥ管腳決定芯片的各種設置。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０２則通過(guò)將擴展總線(xiàn)上的ＸＤ[４:０]直接映射為ＢＯＯＴＭＯＤＥ４０確定芯片的設置，這些管腳可通過(guò)電阻上拉或下拉設置引導方式和存儲器映射方式。ＴＭＳ３２０Ｃ６２１１／Ｃ６７１１僅有一種存儲器映射方式，引導方式只需要兩位進(jìn)行設置，主機口的ＨＤ[４:３}映射為ＢＯＯＴＭＯＤＥ[４:０]同樣是利用電阻上拉或下拉設置引導方式實(shí)現的。圖2 代碼生成流程圖３ ＲＯＭ引導模式實(shí)現 在許多基于ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ ＤＳＰ的應用程序的開(kāi)發(fā)中，程序代碼或數據表總是保存在ＲＯＭ、 ＦＬＡＳＨ或其它非易失存儲器中，以保證掉電時(shí)代碼仍在。但這些存儲器的速度很慢，對速度性能要求很?chē)栏竦拇a就需要運行到其它快速存儲器中，如片內ＲＡＭ或片外靜態(tài)ＲＡＭ。這就需要在運行前將代碼從ＲＯＭ存儲器中裝載到ＲＡＭ中，這是開(kāi)發(fā)人員遇到的難點(diǎn)之一。從ＲＯＭ引導的應用程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程分以下幾個(gè)步驟： %26;#183;在ＣＣＳ環(huán)境中，調試程序，編寫(xiě)相應的命令文件(．ｃｍｄ),編譯連接以形成．ｈｅｘ(ＣＯＦＦ格式)文件，通過(guò)編程器轉化成．ｂｉｎ文件(二進(jìn)制文件),燒到ＲＯＭ中； %26;#183;系統加電復位，芯片從ＲＯＭ中拷貝固定長(cháng)度的數據塊（其中包括用戶(hù)自身的引導代碼）到ＲＡＭ中，用以初始化部分存儲器； %26;#183;執行用戶(hù)的引導代碼和其它數據段以及程序段初始化所必需的段復制； %26;#183;使用包含．ｃｉｎｉｔ段中的數據初始化．ｂｓｓ段中Ｃ語(yǔ)言變量； %26;#183;程序從ｍａｉｎ()處開(kāi)始執行。 在開(kāi)發(fā)從ＲＯＭ引導的應用程序時(shí)，必須考慮以下幾點(diǎn)：用戶(hù)引導代碼必須連接到應用程序中，這樣在系統加電復位后，用戶(hù)的引導程序才能被合適地加載和執行；只有通過(guò)編寫(xiě)自己的引導代碼用戶(hù)才能正確地從ＲＯＭ中拷貝ＣＯＦＦ格式的段；在程序連接時(shí)，只有通過(guò)合理編寫(xiě)命令文件（．ｃｍｄ），使這些段被合理地連接后，才能實(shí)現從ＲＯＭ中加載，從ＤＳＰ內部ＲＡＭ中執行。在這個(gè)過(guò)程中，命令文件和用戶(hù)引導代碼編寫(xiě)對于程序能否正確地執行起著(zhù)非常重要的作用。在某軟件無(wú)線(xiàn)電工程的開(kāi)發(fā)中，筆者就是在Ｃ語(yǔ)言環(huán)境下，成功地開(kāi)發(fā)了ＴＭＳ３２０Ｃ６７０１的自引導程序。下面就針對這兩個(gè)方面加以詳細說(shuō)明，以供大家借鑒。 ３．１ 命令文件 利用ＴＩ的代碼產(chǎn)生工具，可以按照圖２所示的步驟生成可執行文件（．ｏｕｔ）。 匯編器接收匯編優(yōu)化器或編譯器產(chǎn)生的．ａｓｍ文件，經(jīng)過(guò)匯編后產(chǎn)生可重新分配地址的ＣＯＦＦ格式的目標文件．ｏｂｊ。該格式文件包含了匯編器所生成的各個(gè)段（如表１所示），命令文件就是指導連接器如何將各段分配到相應的存儲器中。編寫(xiě)命令文件時(shí)，有一點(diǎn)需要注意，那就是在很多情況下需要對某段說(shuō)明兩個(gè)不同的地址：加載地址和運行地址。加載地址決定了二進(jìn)制程序代碼的存儲位置和程序的引導地址，但在運行過(guò)程中對于該段的任何引用則是以它的運行地址作為參考的。因此，當用戶(hù)對某段分別說(shuō)明了加載地址和運行地址時(shí)，只有將該段從加載地址復制到運行地址上，該段才可以被訪(fǎng)問(wèn)。表1 編譯器產(chǎn)生的默認代碼段和數據段 段 名段數據段說(shuō)明建議分配方法.text代碼段程序代碼Load=ROM,Run=RAM.switch初始化數據段Switch語(yǔ)句跳轉表Load=ROM,Run=RAM.bss,.far未初始化數據段c變.運行時(shí)從.cinit中自動(dòng)初始化Load=Run=RAM.cinit,.pinit初始化數據段C變量和函數初始化表Load=Run=ROM.const初始化數據段常量Load=Run=ROM.data,.cio,.sysmem未初始數據段其它的.data段Load=Run=RAM在命令文件中，合理地分配．ｃｉｎｉｔ段對于整個(gè)程序的正確運行起到關(guān)鍵的作用。在ＴＩ可查閱的文檔和相關(guān)網(wǎng)站上，很少有涉及這方面內容的文章。經(jīng)過(guò)反復實(shí)踐，筆者取得了處理．ｃｉｎｉｔ段的一些經(jīng)驗，請大家在下面的命令文件和用戶(hù)引導程序中注意該段的處理過(guò)程。 下面是在實(shí)踐中編寫(xiě)的命令文件（．ｃｍｄ） －ｃ ；說(shuō)明復位后的初始化方式 －ｓｔａｃｋ ０ｘ５０００ ；說(shuō)明堆的大小 －ｈｅａｐ ０ｘ４００ ；說(shuō)明棧的大小 －ｌ ｒｔｓ６７０１．ｌｉｂ ；說(shuō)明程序中引用的庫文件 ＭＥＭＯＲＹ ；將整個(gè)存儲器分成具有不同名稱(chēng)的存儲區域 { ＶＥＣＳ: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ００００００００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ０００００２００ ＰＭＥＭ: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ０００００２００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ００００ｄ０００ ＰＣＩＮＩＴ: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ００００ｄ２００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ００００１ｅ００ ＣＥ１ＶＥＣＳ: ｏｒｉｇｉｎ＝０ｘ０１４０００００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ０００００２００ ＣＥ１ＰＭＥＭ:ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ０１４００２００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ００００ｄ０００ ＣＥ１ＩＮＩＴ: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ０１４０ｄ２００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ００００１ｅ００ ＣＥ３: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ０３００００００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ０１００００００ ＤＲＡＭ: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ８０００００００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ０００１００００ } ＳＥＣＴＩＯＮＳ ；說(shuō)明目標文件中各段的加載地址和運行地址 { ．ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ :ｌｏａｄ＝ＣＥ１ＶＥＣＳ, ｒｕｎ＝ＶＥＣＳ ；用戶(hù)的引導代碼段 ．ｔｅｘｔ : ｌｏａｄ＝ＣＥ１ＰＭＥＭ, ｒｕｎ＝ＰＭＥＭ ．ｃｉｎｉｔ : ｌｏａｄ＝ＣＥ１ＩＮＩＴ, ｒｕｎ＝ＤＲＡＭ ；裝載到ＲＯＭ中，在片內數據區運行 ．ｃｏｎｓｔ ＞ ＤＲＡＭ ．ｄａｔａ ＞ ＤＲＡＭ ．ｂｓｓ ＞ ＤＲＡＭ ．ｓｙｓｍｅｍ ＞ ＤＲＡＭ ．ｓｔａｃｋ ＞ ＤＲＡＭ ．ｆａｒ ＞ ＣＥ３ } ３．２ 編寫(xiě)用戶(hù)引導代碼 ＤＳＰ加電復位后，自動(dòng)從ＣＥ１空間中拷貝６４Ｋ數據（程序代碼）到地址０處，然后從０地址處開(kāi)始執行指令。由于在命令文件中，將．ｃｉｎｉｔ裝載到外部ＲＯＭ中，但其運行地址卻在片內數據區，所以采用下面這段程序，其主要作用是將Ｃｉｎｉｔ從外部ＲＯＭ中搬到片內數據區，使其能在Ｃ編程環(huán)境下進(jìn)行正確的初始化工作，保證程序的順利進(jìn)行。 ．ｓｅｃｔ “．ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ” ；將用戶(hù)引導代碼分配到 ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ段中 ．ｇｌｏｂａｌ ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ ．ｒｅｆ ＿ｃ＿ｉｎｔ００ ；Ｃ程序的入口地址 ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ ．．．．．． ；ＥＭＩＦ寄存器和ＤＭＡ寄存器初始化 ；使用ＤＭＡ方式將以原地址０ｘ００００ｄ２００開(kāi)始的０ｘ３８０長(cháng)的存儲空間拷貝到目標地址上 ｍｖｋｌ ＤＭＡ０＿ＳＲＡ ,Ａ５ ；裝載原地址０ｘｄ２００ ｍｖｋｌ ０ｘ００００ｄ２００, Ｂ４ ｍｖｋｈ ＤＭＡ０＿ＳＲＡ ,Ａ５ ｍｖｋｈ ０ｘ００００ｄ２００m Ｂ４ ｓｔｗ Ｂ４,*Ａ５ ｍｖｋｌ ＤＭＡ０＿ＤＳＡ, Ａ５ ；裝載目標地址０ｘ８０００００００ ｍｖｋｌ ０ｘ８０００００００, Ａ４ ｍｖｋｈ ＤＭＡ０＿ＤＳＡ, Ａ５ ｍｖｋｈ ０ｘ８０００００００, Ａ４ ｓｔｗ Ａ４,*Ａ５ ｍｖｋｌ ＤＭＡ０＿ＣＮＴ Ａ５ ；裝載數據長(cháng)度０ｘ３８０(這個(gè)長(cháng)度可以通過(guò)查看．ｍａｐ文件中．ｃｉｎｉｔ的長(cháng)度獲得) ｍｖｋｌ ０ｘ０００００３８０, Ｂ１ ｍｖｋｈ ＤＭＡ０＿ＣＮＴ ,Ａ５ ｍｖｋｈ ０ｘ０００００３８０, Ｂ１ ；啟動(dòng)ＤＭＡ開(kāi)始傳輸 ｗａｉｔ: ｍｖｋｌ ＤＭＡ０＿ＰＣＲ ,Ａ５ ｍｖｋｈ ＤＭＡ０＿ＰＣＲ ,Ａ５ ｌｄｗ *Ａ５ ,Ｂ２ ｍｖｋｌ ０ｘ０００００００ｃ,Ａ５ ｍｖｋｈ ０ｘ０００００００ｃ ,Ａ５ ａｎｄ Ａ５,Ｂ２,Ｂ２ ｂ２ ｂ ｗａｉｔ ｎｏｐ ５ ；傳輸結束后，跳轉到Ｃ程序的入口地址ｃ＿ｉｎｔ００處， 開(kāi)始執行程序 ｍｖｋｌ ．ｓ２ ＿ｃ＿ｉｎｔ００Ｂ０ ｍｖｋｈ ．ｓ２ ＿ｃ＿ｉｎｔ００Ｂ０ Ｂ ．ｓ２ Ｂ０ ｎｏｐ ５