TMS320C6000 DSP自動引導(dǎo)的方法和編程實(shí)現(xiàn)

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(dǎo)應(yīng)用程序這是開發(fā)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性和處理速度。以ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ ＤＳＰ為例，介紹了應(yīng)用程序的三種引導(dǎo)方式；以實(shí)際工程為背景詳細(xì)敘述了從ＲＯＭ中引導(dǎo)程序的實(shí)現(xiàn)方法，并鐘對其中重要的命令文件和用戶引導(dǎo)程序，給出了相應(yīng)的示例文件和程序。關(guān)鍵詞：TMS320C6000 DSP CMD 引導(dǎo) １ ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ ＤＳＰ硬件結(jié)構(gòu)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(shù)字信號處理。ＴＭＳ３２０Ｃ６０００主要由三個部分組成：ＣＰＵ內(nèi)核、外設(shè)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(yùn)行期間不做硬件數(shù)據(jù)相關(guān)性檢查，所以程序運(yùn)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(dá)、聲納和軟件無線電等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。２ 加電后ＤＳＰ的運(yùn)行過程 系統(tǒng)加電后，ＲＥＳＥＴ信號為低，芯片復(fù)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(fù)位后芯片的自舉模式，復(fù)位結(jié)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(shè)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(fù)位信號釋放以后才開始的，但是當(dāng)芯片仍處于內(nèi)部復(fù)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(shù)據(jù)合并成３２ｂｉｔ。ＲＯＭ中的程序必須以ｌｉｔｔｌｅ ｅｎｄｉａｎ的格式存儲。用ＤＭＡ／ＥＤＭＡ進(jìn)行的這一加載過程是一個單幀的數(shù)據(jù)塊傳輸。傳輸過程完成之后，ＣＰＵ退出復(fù)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(rèn)的ＲＯＭ時序從ＣＥ１空間中拷貝６４ＫＢ數(shù)據(jù)到地址０處。 對于ＴＭＳ３２０Ｃ６２１Ｘ／Ｃ６７１Ｘ／Ｃ６４Ｘ，ＥＤＭＡ使用默認(rèn)的ＲＯＭ時序從ＣＥ１空間（Ｃ６４Ｘ從ＥＭＩＦＢ ＣＥ１空間）拷貝１ＫＢ數(shù)據(jù)到地址０處。 （３）主機(jī)（ＨＰＩ）引導(dǎo)。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(jī)通過主機(jī)口初始化ＣＰＵ的存儲空間。主機(jī)完成所有的初始化工作后，將主機(jī)口控制寄存器中的ＤＳＰＩＮＴ位設(shè)置為１，結(jié)束引導(dǎo)過程。此時ＣＰＵ退出復(fù)位狀態(tài)，開始執(zhí)行地址０處的指令。在主機(jī)引導(dǎo)過程中，主機(jī)可以對ＤＳＰ所有的存儲空間進(jìn)行讀和寫。 此外，用戶應(yīng)選擇存儲器的映射方式（當(dāng)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(shè)置。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０２則通過將擴(kuò)展總線上的ＸＤ[４:０]直接映射為ＢＯＯＴＭＯＤＥ４０確定芯片的設(shè)置，這些管腳可通過電阻上拉或下拉設(shè)置引導(dǎo)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(dǎo)方式只需要兩位進(jìn)行設(shè)置，主機(jī)口的ＨＤ[４:３}映射為ＢＯＯＴＭＯＤＥ[４:０]同樣是利用電阻上拉或下拉設(shè)置引導(dǎo)方式實(shí)現(xiàn)的。圖2 代碼生成流程圖３ ＲＯＭ引導(dǎo)模式實(shí)現(xiàn) 在許多基于ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ ＤＳＰ的應(yīng)用程序的開發(fā)中，程序代碼或數(shù)據(jù)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(yán)格的代碼就需要運(yùn)行到其它快速存儲器中，如片內(nèi)ＲＡＭ或片外靜態(tài)ＲＡＭ。這就需要在運(yùn)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(diǎn)之一。從ＲＯＭ引導(dǎo)的應(yīng)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(diào)試程序，編寫相應(yīng)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(zhuǎn)化成．ｂｉｎ文件(二進(jìn)制文件),燒到ＲＯＭ中； %26;#183;系統(tǒng)加電復(fù)位，芯片從ＲＯＭ中拷貝固定長度的數(shù)據(jù)塊（其中包括用戶自身的引導(dǎo)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(dǎo)代碼和其它數(shù)據(jù)段以及程序段初始化所必需的段復(fù)制； %26;#183;使用包含．ｃｉｎｉｔ段中的數(shù)據(jù)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(dǎo)的應(yīng)用程序時，必須考慮以下幾點(diǎn)：用戶引導(dǎo)代碼必須連接到應(yīng)用程序中，這樣在系統(tǒng)加電復(fù)位后，用戶的引導(dǎo)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(dǎo)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(shí)現(xiàn)從ＲＯＭ中加載，從ＤＳＰ內(nèi)部ＲＡＭ中執(zhí)行。在這個過程中，命令文件和用戶引導(dǎo)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(dǎo)程序。下面就針對這兩個方面加以詳細(xì)說明，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(zhí)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)過匯編后產(chǎn)生可重新分配地址的ＣＯＦＦ格式的目標(biāo)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(dǎo)連接器如何將各段分配到相應(yīng)的存儲器中。編寫命令文件時，有一點(diǎn)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(yùn)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(dǎo)地址，但在運(yùn)行過程中對于該段的任何引用則是以它的運(yùn)行地址作為參考的。因此，當(dāng)用戶對某段分別說明了加載地址和運(yùn)行地址時，只有將該段從加載地址復(fù)制到運(yùn)行地址上，該段才可以被訪問。表1 編譯器產(chǎn)生的默認(rèn)代碼段和數(shù)據(jù)段 段 名段數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)段Switch語句跳轉(zhuǎn)表Load=ROM,Run=RAM.bss,.far未初始化數(shù)據(jù)段c變.運(yùn)行時從.cinit中自動初始化Load=Run=RAM.cinit,.pinit初始化數(shù)據(jù)段C變量和函數(shù)初始化表Load=Run=ROM.const初始化數(shù)據(jù)段常量Load=Run=ROM.data,.cio,.sysmem未初始數(shù)據(jù)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(yùn)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(nèi)容的文章。經(jīng)過反復(fù)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引導(dǎo)程序中注意該段的處理過程。 下面是在實(shí)踐中編寫的命令文件（．ｃｍｄ） －ｃ ；說明復(fù)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(biāo)文件中各段的加載地址和運(yùn)行地址 { ．ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ :ｌｏａｄ＝ＣＥ１ＶＥＣＳ, ｒｕｎ＝ＶＥＣＳ ；用戶的引導(dǎo)代碼段 ．ｔｅｘｔ : ｌｏａｄ＝ＣＥ１ＰＭＥＭ, ｒｕｎ＝ＰＭＥＭ ．ｃｉｎｉｔ : ｌｏａｄ＝ＣＥ１ＩＮＩＴ, ｒｕｎ＝ＤＲＡＭ ；裝載到ＲＯＭ中，在片內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)運(yùn)行 ．ｃｏｎｓｔ ＞ ＤＲＡＭ ．ｄａｔａ ＞ ＤＲＡＭ ．ｂｓｓ ＞ ＤＲＡＭ ．ｓｙｓｍｅｍ ＞ ＤＲＡＭ ．ｓｔａｃｋ ＞ ＤＲＡＭ ．ｆａｒ ＞ ＣＥ３ } ３．２ 編寫用戶引導(dǎo)代碼 ＤＳＰ加電復(fù)位后，自動從ＣＥ１空間中拷貝６４Ｋ數(shù)據(jù)（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(yùn)行地址卻在片內(nèi)數(shù)據(jù)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(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)，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” ；將用戶引導(dǎo)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(biāo)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(biāo)地址０ｘ８０００００００ ｍｖｋｌ ０ｘ８０００００００, Ａ４ ｍｖｋｈ ＤＭＡ０＿ＤＳＡ, Ａ５ ｍｖｋｈ ０ｘ８０００００００, Ａ４ ｓｔｗ Ａ４,*Ａ５ ｍｖｋｌ ＤＭＡ０＿ＣＮＴ Ａ５ ；裝載數(shù)據(jù)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(jié)束后，跳轉(zhuǎn)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