TMS320VC5402外部并行引導裝載方法的研究

[b] 摘要：分析了ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２ ＤＳＰ的引導裝載過(guò)程，給出了兩個(gè)外部并行引導裝載的典型電路。針對這兩個(gè)電路設計了可脫離Ｆｌａｓｈ燒寫(xiě)器的仿真器在線(xiàn)編程裝載方法，并得到了實(shí)驗驗證。 關(guān)鍵詞：ＤＳＰ引導裝載 在線(xiàn)編程裝載 虛擬擴展程序空間 ＤＳＰ 所謂引導方式就是指單片機（ＭＣＵ）系統復位時(shí)，其系統軟件代碼所取得的方式。對于單片機來(lái)說(shuō)，它使用復位矢量方式從程序空間的固定地址處開(kāi)始取得指令代碼。如果所需代碼來(lái)自程序空間外部，則引導過(guò)程無(wú)法進(jìn)行。ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２ ＤＳＰ內部ＲＯＭ中的引導裝載程序Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ使系統上電后能自動(dòng)將程序代碼從外部如Ｆｌａｓｈ、Ｅｐｒｏｍ、主機引導裝載到ＤＳＰ內部或者外部程序存儲器中脫機運行。這樣的設計有三個(gè)突出點(diǎn)：一是程序代碼可以存儲在片外相對慢速、非易失性器件中，而裝載運行于高速器件；二是提供多種裝載方式，使得ＤＳＰ可以靈活應用到不同系統；三是省去對ＤＳＰ片內ＲＯＭ進(jìn)行掩膜編程操作，節省大量費用。 引導裝載程序根據不同的系統要求提供了多種裝載模式，主要包括并行Ｉ／Ｏ口引導裝載、串行口引導裝載、ＨＰＩ引導裝載、外部并行引導裝載等模式，并且兼容８位和１６位字引導裝載方式。 １ 引導裝載程序分析 ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２內部４Ｋ字的ＲＯＭ程序位于０ｘＦ０００～０ｘＦＦＦＦ程序空間，包括引導裝載程序、μ律和Ａ律擴充表、正弦對照表、工廠(chǎng)測試碼和中斷向量表。其中，引導裝載程序位于０ｘＦ８００～０ｘＦＢＦＦ空間。復位時(shí)，如果ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２處在微計算機方式ＭＰ／ＭＣ＝０，則片內ＲＯＭ中的引導裝載程序就會(huì )被執行。引導裝載程序在決定采用何種裝載模式之前，首先對ＣＰＵ狀態(tài)寄存器進(jìn)行初始化。初始化工作包括：禁止可屏蔽中斷ＩＮＴＭ＝１，內部ＤＡＲＡＭ映射到程序／數據區ＯＶＬＹ＝１，對程序和數據區均設置為７個(gè)等待狀態(tài)。初始化完成后，引導裝載程序執行裝載模式判斷。判斷的順序是：ＨＰＩ模式、ＳＰＩ模式、外部并行模式、標準串口模式、并行Ｉ／Ｏ模式。圖１說(shuō)明了整個(gè)裝載模式的判斷流程。圖1 引導裝載模式選擇流程２ 外部并行裝載電路的設計 由圖１可知，外部并行裝載時(shí)引導裝載程序先讀Ｉ／Ｏ空間ＦＦＦＦｈ，判斷是否是有效的并行裝載模式；如果ＦＦＦＦｈ處為非有效值，則讀數據空間ＦＦＦＦｈ，判斷是否是有效的并行裝載模式。對于外部并行裝載，要求裝載時(shí)Ｆｌａｓｈ位于數據空間。下面給出兩種實(shí)際應用過(guò)的并行裝載電路，如圖２所示。 圖２(ａ)適用于程序運行時(shí)不要求大數據空間的系統。若對ＤＳ（數據空間選擇）信號與Ａ１５地址線(xiàn)譯碼，Ｆｌａｓｈ占用數據空間的８０００ｈ～ＦＦＦＦｈ共３２Ｋ空間，因此程序代碼的存儲區大小不能超過(guò)３２Ｋ。當然，若對Ａ１５、Ａ１４與ＤＳ譯碼，Ｆｌａｓｈ也可將整個(gè)片外４８Ｋ的數據空間作為程序代碼的存放區。 圖２(ｂ)將Ｆｌａｓｈ分為１６頁(yè)，每頁(yè)６４Ｋ，Ｆｌａｓｈ的片選信號ＣＥ利用ＤＳＰ的Ａ１６～Ａ１９、通用Ｉ／Ｏ引腳ＸＦ以及程序／數據空間選擇ＤＳ／ＰＳ信號譯碼獲得。圖２ｂ所示系統上電后，ＸＦ＝１，譯碼后Ｆｌａｓｈ的０頁(yè)映射到數據空間，此時(shí)引導裝載程序可利用它正確裝載；裝載完畢后，ＤＳＰ從程序代碼的入口地址開(kāi)始執行，此時(shí)ＤＳＰ設置ＸＦ＝１，ＤＳＰ利用內部ＤＡＲＡＭ或者外部ＳＲＡＭ作為程序和數據空間存儲器，Ｆｌａｓｈ的０頁(yè)被屏蔽而無(wú)法再操作，Ｆｌａｓｈ的１～１５頁(yè)作為ＤＳＰ擴展程序存儲器使用。這樣設計系統電路有如下好處：由于裝載時(shí)與系統程序運行時(shí)數據空間的物理存儲器分離，系統程序可利用全部６４Ｋ的數據空間；程序運行時(shí)程序代碼存儲器被屏蔽，保證了裝載程序的安全性；擴展程序空間可作為數據暫存或永久存儲空間，滿(mǎn)足了數據處理系統的要求。當然，也可使用單片６４Ｋ的Ｆｌａｓｈ作為程序代碼存儲器，以ＳＲＡＭ作為程序擴展空間存儲器。圖2 外部并行裝載典型電路３ 外部并行裝載的仿真器在線(xiàn)編程 ＤＳＰ引導裝載程序從外部數據存儲器（Ｆｌａｓｈ）中讀取引導裝載表，并且裝載程序代碼到ＤＳＰ片內或片外程序存儲器。Ｆｌａｓｈ中存儲的是引導裝載表。它的結構如表１所示。要使用ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的引導裝載功能，必須利用Ｈｅｘ轉換工具生成一個(gè)如表１所示結構的包含引導裝載操作所需的全部數據項的引導裝載表。表中第一個(gè)字０８ＡＡｈ／１０ＡＡｈ代表８／１６位并行裝載模式。表1 引導裝載表結構 08AAh或者10AAhSWWSR寄存器初始化值BSCR寄存初始化值程序入口地址XPC程序入口地址指（PC）第一程序塊大小第一個(gè)程序塊目標地址XPC第一個(gè)程序塊目標地址指針程序代碼1……程序代碼N最后程序塊大小最后程序塊目標地址XPC最后程序塊目標地址指針程序代碼1……程序代碼N代碼結束標志0000h 通常的ＤＳＰ獨立系統都需要利用Ｆｌａｓｈ燒寫(xiě)器將引導裝載表寫(xiě)入Ｆｌａｓｈ中，對于采用表貼封裝的Ｆｌａｓｈ器件，燒寫(xiě)器無(wú)法寫(xiě)入數據。為了解決這個(gè)問(wèn)題，采用仿真器在線(xiàn)編程方式將引導裝載表數據寫(xiě)入Ｆｌａｓｈ，它具有節約開(kāi)發(fā)成本、減小器件尺寸、編程靈活的特點(diǎn)。 對于圖２ａ所示的系統，在仿真器仿真狀態(tài)下，將引導裝載表讀入ＤＳＰ數據區的００００ｈ～７ＦＦＦｈ空間，然后使用Ｆｌａｓｈ在線(xiàn)編程方法將數據寫(xiě)入Ｆｌａｓｈ中，最后在Ｆｌａｓｈ的ＦＦＦＦｈ處寫(xiě)入引導裝載表在Ｆｌａｓｈ中的起始地址。編程完畢，復位系統即可實(shí)現裝載過(guò)程。 對于圖２(ｂ)所示的系統，仿真器在線(xiàn)編程則要復雜得多。由于在仿真狀態(tài)下，程序空間與Ｆｌａｓｈ的０頁(yè)空間重疊，Ｆｌａｓｈ的０頁(yè)被屏蔽，程序無(wú)法操作到Ｆｌａｓｈ的存儲空間。為此，程序將Ｆｌａｓｈ的０頁(yè)空間作為“虛擬擴展程序空間”，以便程序寫(xiě)入引導裝載表。具體實(shí)現過(guò)程是：設置外部控制信號＝１，此時(shí)譯碼電路將Ａ１８地址線(xiàn)信號取反，虛擬擴展程序空間開(kāi)放。Ｆｌａｓｈ的０頁(yè)空間虛擬成為擴展程序空間的０４００００ｈ～０４ＦＦＦＦｈ空間。這樣，仿真器在線(xiàn)編程０４００００ｈ～０４ＦＦＦＦｈ空間即相當于對Ｆｌａｓｈ的０頁(yè)編程。編程完畢后，設置外部控制信號＝０，復位系統后即可實(shí)現裝載過(guò)程。 本文分析了ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的引導裝載程序的裝載過(guò)程，給出了兩個(gè)經(jīng)常使用的外部并行裝載典型電路。針對兩個(gè)典型電路設計了仿真器在線(xiàn)編程裝載方法。利用此方法實(shí)現了一個(gè)以１２８Ｋ%26;#215;１６ｂｉｔ的ＳＲＡＭ作為程序和數據空間，以１Ｍ%26;#215;１６ｂｉｔ的Ｆｌａｓｈ作為擴展程序空間和系統程序代碼存儲器的系統。該系統無(wú)需Ｆｌａｓｈ燒寫(xiě)器進(jìn)行Ｆｌａｓｈ數據寫(xiě)入，并且完全利用了ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的全部存儲空間，充分發(fā)揮了ＤＳＰ的效能。 [/b]