DSP引導(dǎo)功能的使用

引言

TI公司的高速數(shù)字信號(hào)處理器TMS320C6000系列DSP支持并行處理，采用甚長(zhǎng)指令字(VLIW)體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)置有8個(gè)功能單元(兩個(gè)乘法器和6個(gè)ALU)，8個(gè)功能單元可并行操作，最多可以在一個(gè)周期內(nèi)同時(shí)執(zhí)行八條32位指令。指令操作為“流水線”工作方式。應(yīng)用高性能DSP可以大大提高數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用系統(tǒng)的性能，能快速完成濾波、卷積、FFT等數(shù)字信號(hào)處理或進(jìn)行更復(fù)雜的運(yùn)算，在現(xiàn)代信號(hào)數(shù)字化處理中有很好的應(yīng)用前景。

由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的差異，TMS320C6000系列與TMS320C54系列的引導(dǎo)方式有很大差別。在開(kāi)發(fā)應(yīng)用TMS320C6000系列DSP時(shí)，許多開(kāi)發(fā)者，尤其是初涉及者對(duì)DSP ROM引導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)有些困難，花費(fèi)許多時(shí)間和精力摸索。筆者結(jié)合開(kāi)發(fā)實(shí)例，介紹了實(shí)現(xiàn)外部存儲(chǔ)器引導(dǎo)的具體方法。

DSP的引導(dǎo)過(guò)程

DSP系統(tǒng)的引導(dǎo)（BOOT）是指系統(tǒng)加電或復(fù)位時(shí)，DSP將一段存儲(chǔ)在外部的非易失性存儲(chǔ)器的程序代碼通過(guò)DMA方式拷貝到內(nèi)部的高速內(nèi)存中運(yùn)行。這樣既能擴(kuò)展DSP有限的存儲(chǔ)空間，又能充分發(fā)揮DSP內(nèi)部資源的效能。用戶的代碼也可以通過(guò)掩膜方式寫(xiě)入到DSP內(nèi)部ROM中，但這樣受容量和價(jià)格的限制，且不便于擴(kuò)展和升級(jí)。

DSP的引導(dǎo)過(guò)程如下：

1) DSP復(fù)位后，通過(guò)DMA方式將外部CE1空間的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部程序空間地址0處，讀入數(shù)據(jù)的多少因芯片而異（TMS320C6712一次只拷貝1KB）。

2) DSP推出復(fù)位狀態(tài)，開(kāi)始執(zhí)行內(nèi)部程序空間地址0處的程序，這段程序先將外部主程序數(shù)據(jù)讀入到DSP內(nèi)部程序空間相應(yīng)地址，然后跳轉(zhuǎn)到主程序運(yùn)行。

第一步是由芯片自動(dòng)完成，關(guān)鍵是第二步：用戶需要編寫(xiě)相應(yīng)的匯編程序，實(shí)現(xiàn)二次引導(dǎo)，即用戶主程序的裝載。

引導(dǎo)失敗的原因分析

（1）鏈接命令文件（.cmd）文件

鏈接命令文件定義了鏈接的參數(shù)，描述系統(tǒng)生成的可執(zhí)行代碼各段的段名及映射到目標(biāo)板的物理空間。當(dāng)這些段的起始地址或段的長(zhǎng)度編寫(xiě)錯(cuò)誤時(shí)，引導(dǎo)程序就可能發(fā)生錯(cuò)誤。

（2）可執(zhí)行代碼的二進(jìn)制文件格式

用戶的程序在CCS開(kāi)發(fā)環(huán)境下編譯生成COFF文件格式，仿真過(guò)程中可以直接加載COFF文件運(yùn)行。但當(dāng)調(diào)試仿真通過(guò)后，目標(biāo)板要脫離CCS環(huán)境獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，可執(zhí)行代碼就需要轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制文件格式，保存在目標(biāo)板的外部存儲(chǔ)器上。轉(zhuǎn)換時(shí)需要使用正確的配置文件。

（3）目標(biāo)板的硬件電路（引導(dǎo)模式，系統(tǒng)時(shí)鐘）

目標(biāo)板的硬件電路也會(huì)影響引導(dǎo)程序的正常運(yùn)行，如設(shè)置的引導(dǎo)模式與實(shí)際的外部存儲(chǔ)器不符，系統(tǒng)時(shí)鐘電路不工作，復(fù)位信號(hào)恒有效等。

下面結(jié)合TMS320C6212的開(kāi)發(fā)實(shí)例，具體介紹外部存儲(chǔ)器引導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)。

ROM引導(dǎo)實(shí)例

TMS320C6212是TMS320C6201的簡(jiǎn)化版芯片，內(nèi)部資源相對(duì)較少，工作頻率相對(duì)較低，但其價(jià)格低廉，具有很高的性能價(jià)格比。TMS320C6212的工作頻率可達(dá)150MHz，最高處理能力為900MIPS，很適合中小型系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

由于FLASH是一種高密度、非易失的電擦寫(xiě)存儲(chǔ)器，系統(tǒng)采用FLASH作為外部存儲(chǔ)器。除了專用的硬件編程器可以把二進(jìn)制代碼寫(xiě)入FLASH中，還可以利用DSP的調(diào)試系統(tǒng)，通過(guò)軟件編程寫(xiě)入。DSP與FLASH的接口連接如圖1所示。

　　　　　　

 系統(tǒng)工程在CCS開(kāi)發(fā)環(huán)境下使用C語(yǔ)言編程，這樣可以縮短開(kāi)發(fā)周期，提高工作效率，并具有移植性好的優(yōu)點(diǎn)。引導(dǎo)工程的文件流程如圖2所示。

　　　　　　　

(1) 中斷向量表 vectors.asm

中斷向量表缺省保存在DSP芯片內(nèi)部RAM的0地址開(kāi)始的0x200字節(jié)空間，上電或復(fù)位后，芯片自動(dòng)運(yùn)行復(fù)位中斷。因此，復(fù)位中斷向量設(shè)置為引導(dǎo)程序（_boot）的入口地址，引導(dǎo)程序的主體在boot.asm中定義。部分程序如下：

.ref _boot ；調(diào)用引導(dǎo)程序
.sect “.vectors” ；段聲明
RESET_RST: ；復(fù)位中斷向量
mvkl .S2 _boot, B0 ；裝載引導(dǎo)程序地址
mvkh .S2 _boot, B0
B .S2 B0 ；跳轉(zhuǎn)到引導(dǎo)程序執(zhí)行
NOP 5

(2) 自引導(dǎo)的匯編程序 boot.asm

 自引導(dǎo)匯編程序主要是配置基本的寄存器，并將保存在外部FLASH中的二進(jìn)制程序拷貝到DSP內(nèi)部的RAM中再執(zhí)行。由于TMS320C6712自動(dòng)拷貝1KB，因此起始地址是從0x400開(kāi)始，匯編程序如下：

.sect “.boot_load” ；定義數(shù)據(jù)段
.ref _c_int00 ；聲明外部函數(shù)
.global _boot ；定義全局函數(shù)
_boot:
；先設(shè)置控制寄存器，如EMIF_GCR等，（略）
；拷貝FLASH中的程序到DSP內(nèi)部RAM
mvkl 0x00000400, A4 ；A4為RAM地址指針
|| mvkl 0x90000400,