TMS320C6000 DSP自動引導的方法和編程實現

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這是開發(fā)中的重點和難點之一，關系到系統(tǒng)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；以實際工程為背景詳細敘述了從ＲＯＭ中引導程序的實現方法，并鐘對其中重要的命令文件和用戶引導程序，給出了相應的示例文件和程序。關鍵詞：TMS320C6000 DSP CMD 引導 １ ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ ＤＳＰ硬件結構概述 ＴＭＳ３２０Ｃ６０００是ＴＩ公司生產的ＴＭＳ３２０系列產品中新一代高性能的ＤＳＰ芯片，適用于高速數字信號處理。ＴＭＳ３２０Ｃ６０００主要由三個部分組成：ＣＰＵ內核、外設和存儲器。ＣＰＵ中８個功能單元可以并行工作，這些功能單元被分成類似的兩組，每組由４個基本功能單元組成。ＣＰＵ有兩組寄存器，每組寄存器由１６個３２位寄存器組成。由于在運行期間不做硬件數據相關性檢查，所以程序運行時可以同時執(zhí)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、聲納和軟件無線電等領域得到了廣泛的應用。２ 加電后ＤＳＰ的運行過程 系統(tǒng)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地址開始執(zhí)行指令。 ＴＭＳ３２０Ｃ６０００器件可以設置成三種自舉方式，其加載過程分別敘述如下： （１）不加載。ＣＰＵ直接從存儲器的０地址處開始執(zhí)行指令。如果系統(tǒng)中使用的是ＳＤＲＡＭ，那么ＣＰＵ會先掛起，直到ＳＤＲＡＭ的初始化完成。ＴＭＳ３２０Ｃ６２１Ｘ／Ｃ６７１Ｘ不具有這類方式。 （２）ＲＯＭ加載。位于外部空間的ＲＯＭ中的程序首先通過ＤＭＡ／ＥＤＭＡ搬入地址０處。盡管加載過程是在芯片外部被復位信號釋放以后才開始的，但是當芯片仍處于內部復位保持時，就開始了上述的傳輸過程了。用戶可以指定外部ＲＯＭ的存儲寬度，ＥＭＩＦ會自動將相鄰的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進行的這一加載過程是一個單幀的數據塊傳輸。傳輸過程完成之后，ＣＰＵ退出復位狀態(tài)，開始執(zhí)行地址０處的指令。對于不同的芯片，這一過程略有不同，整個過程如圖１所示。 對于ＴＭＳ３２０Ｃ６２０Ｘ／Ｃ６７０Ｘ，ＤＭＡ使用默認的ＲＯＭ時序從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，結束引導過程。此時ＣＰＵ退出復位狀態(tài)，開始執(zhí)行地址０處的指令。在主機引導過程中，主機可以對ＤＳＰ所有的存儲空間進行讀和寫。 此外，用戶應選擇存儲器的映射方式（當有多種映射方式可供選擇時）和首地址為０存儲空間的類型。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１／Ｃ６７０１芯片有專門的ＢＯＯＴＭＯＤＥ管腳決定芯片的各種設置。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０２則通過將擴展總線上的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現的。圖2 代碼生成流程圖３ ＲＯＭ引導模式實現 在許多基于ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ ＤＳＰ的應用程序的開發(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，以保證掉電時代碼仍在。但這些存儲器的速度很慢，對速度性能要求很嚴格的代碼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，這是開發(fā)人員遇到的難點之一。從ＲＯＭ引導的應用程序的開發(fā)過程分以下幾個步驟： %26;#183;在ＣＣＳ環(huán)境中，調試程序，編寫相應的命令文件(．ｃｍｄ),編譯連接以形成．ｈｅｘ(ＣＯＦＦ格式)文件，通過編程器轉化成．ｂｉｎ文件(二進制文件),燒到ＲＯＭ中； %26;#183;系統(tǒng)加電復位，芯片從ＲＯＭ中拷貝固定長度的數據塊（其中包括用戶自身的引導代碼）到ＲＡＭ中，用以初始化部分存儲器； %26;#183;執(zhí)行用戶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語言變量； %26;#183;程序從ｍａｉｎ()處開始執(zhí)行。 在開發(fā)從ＲＯＭ引導的應用程序時，必須考慮以下幾點：用戶引導代碼必須連接到應用程序中，這樣在系統(tǒng)加電復位后，用戶的引導程序才能被合適地加載和執(zhí)行；只有通過編寫自己的引導代碼用戶才能正確地從ＲＯＭ中拷貝ＣＯＦＦ格式的段；在程序連接時，只有通過合理編寫命令文件（．ｃｍｄ），使這些段被合理地連接后，才能實現從ＲＯＭ中加載，從ＤＳＰ內部ＲＡＭ中執(zhí)行。在這個過程中，命令文件和用戶引導代碼編寫對于程序能否正確地執(zhí)行起著非常重要的作用。在某軟件無線電工程的開發(fā)中，筆者就是在Ｃ語言環(huán)境下，成功地開發(fā)了ＴＭＳ３２０Ｃ６７０１的自引導程序。下面就針對這兩個方面加以詳細說明，以供大家借鑒。 ３．１ 命令文件 利用ＴＩ的代碼產生工具，可以按照圖２所示的步驟生成可執(zhí)行文件（．ｏｕｔ）。 匯編器接收匯編優(yōu)化器或編譯器產生的．ａｓｍ文件，經過匯編后產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。編寫命令文件時，有一點需要注意，那就是在很多情況下需要對某段說明兩個不同的地址：加載地址和運行地址。加載地址決定了二進制程序代碼的存儲位置和程序的引導地址，但在運行過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，當用戶對某段分別說明了加載地址和運行地址時，只有將該段從加載地址復制到運行地址上，該段才可以被訪問。表1 編譯器產生的默認代碼段和數據段 段 名段數據段說明建議分配方法.text代碼段程序代碼Load=ROM,Run=RAM.switch初始化數據段Switch語句跳轉表Load=ROM,Run=RAM.bss,.far未初始化數據段c變.運行時從.cinit中自動初始化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段對于整個程序的正確運行起到關鍵的作用。在ＴＩ可查閱的文檔和相關網站上，很少有涉及這方面內容的文章。經過反復實踐，筆者取得了處理．ｃｉｎｉｔ段的一些經驗，請大家在下面的命令文件和用戶引導程序中注意該段的處理過程。 下面是在實踐中編寫的命令文件（．ｃｍｄ） －ｃ ；說明復位后的初始化方式 －ｓｔａｃｋ ０ｘ５０００ ；說明堆的大小 －ｈｅａｐ ０ｘ４００ ；說明棧的大小 －ｌ ｒｔｓ６７０１．ｌｉｂ ；說明程序中引用的庫文件 ＭＥＭＯＲＹ ；將整個存儲器分成具有不同名稱的存儲區(qū)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(qū)運行 ．ｃｏｎｓｔ ＞ ＤＲＡＭ ．ｄａｔａ ＞ ＤＲＡＭ ．ｂｓｓ ＞ ＤＲＡＭ ．ｓｙｓｍｅｍ ＞ ＤＲＡＭ ．ｓｔａｃｋ ＞ ＤＲＡＭ ．ｆａｒ ＞ ＣＥ３ } ３．２ 編寫用戶引導代碼 ＤＳＰ加電復位后，自動從ＣＥ１空間中拷貝６４Ｋ數據（程序代碼）到地址０處，然后從０地址處開始執(zhí)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(qū)，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(qū)，使其能在Ｃ編程環(huán)境下進行正確的初始化工作，保證程序的順利進行。 ．ｓｅｃｔ “．ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ” ；將用戶引導代碼分配到 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開始的０ｘ３８０長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 ；裝載數據長度０ｘ３８０(這個長度可以通過查看．ｍａｐ文件中．ｃｉｎｉｔ的長度獲得) ｍｖｋｌ ０ｘ０００００３８０, Ｂ１ ｍｖｋｈ ＤＭＡ０＿ＣＮＴ ,Ａ５ ｍｖｋｈ ０ｘ０００００３８０, Ｂ１ ；啟動ＤＭＡ開始傳輸 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， 開始執(zhí)行程序 ｍｖｋｌ ．ｓ２ ＿ｃ＿ｉｎｔ００Ｂ０ ｍｖｋｈ ．ｓ２ ＿ｃ＿ｉｎｔ００Ｂ０ Ｂ ．ｓ２ Ｂ０ ｎｏｐ ５