用DSP軟件編程實現(xiàn)的引導裝載系統(tǒng)設計

1 概述

DSP系統(tǒng)的引導裝載是指在系統(tǒng)加電后，系統(tǒng)自行將一段存儲在外部非易失性存儲器中的代碼移植到內部DSP的高速RAM中并執(zhí)行的過程。因此，在引導裝載系統(tǒng)中，外部非易失性存儲器和DSP的性能顯得尤為重要。FLASH存儲器是一種高密度、非易失性的電可擦寫存儲器，而且單位存儲比特的價格比傳統(tǒng)的EPROM要低，所以十分適合于作為外擴存儲器。在系統(tǒng)加電之前，必須先將引導程序和用戶程序寫入FLASH中。編程時，除了可以利用專用的硬件編程器實現(xiàn)對FLASH的編程之外，F(xiàn)LASH通常還支持DSP軟件編程以實現(xiàn)同樣的功能。當系統(tǒng)加電之后，一般首先在FLASH中運行引導程序，并由其自行完成對用戶程序的移植操作，然后再由DSP高速運行移人到DSP片內的用戶程序。本文介紹了TI公司的TMS320VC5410定點DSP和ST公司的M29W400T FLASH存儲器的基本特點和主要結構，給出了通過DSP對FLASH進行軟件編程的具體方法，同時介紹了實現(xiàn)一個完整的引導裝載系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。

2 硬件描述

2．1器件簡介

TMS320VC5410數(shù)字信號處理器是美國TI公司推出的TMS320VC54x系列定點DSP中的一種，它具有144管腳的LQFP封裝，采用3．3V的I／O電壓和2．5V的核電壓供電方式，具有3個獨立的16位數(shù)據(jù)總線和1個程序總線的多總線并行結構，其低功耗和高速度適用于便攜式系統(tǒng)的開發(fā)。由于本文涉及到DSP對FLASH的存儲器地址操作；因此，在此對相關內容加以介紹。

DSP的存儲空間包括程序空間和數(shù)據(jù)空間，它們均劃分為64k X l6位的頁面。其中DSP片內存儲資源包括16k X l6位的可掩膜ROM以及可高速運行的4個2k X 16位的DARAM和7個8k X l6位的SARAM。DSP有兩種工作模式：微處理器模式和微計算機模式，分別對應MP／MC=1和0。本系統(tǒng)中采用的是加電后從外擴的FLASH中啟動，即采用微處理器模式，所以沒有用到DSP內部ROM中固化的引導程序，而是采用早先寫入FLASH中的自行設計的引導程序。

TMS320VC5410的存儲空間映射如圖1所示，它最大可支持128個存儲頁面，尋址空間為8Mb。在圖1中，當MP／MC=1時，程序空間的第0和第1頁面對應于圖中最左邊的兩列，數(shù)據(jù)空間的第0頁面對應于圖中最右邊的一列，其中的外部空間(External)即對應外擴的FLASH，只有這部分FLASH存儲空間才可以被DSP訪問到。由此可知，DSP對FLASH進行讀寫操作的前提是，F(xiàn)LASH在DSP存儲空間中至少是可見的。

M29W400系列是ST公司推出的FLASH存儲器，該系列器件十分適合于用作外擴存儲器。M29W400T是該系列中的一種，它采用3V單電源供電，并采用TSOP封裝形式。

M29W400T存儲器的容量為4MB，分為11個不同大小的塊結構，它支持8位或16位操作模式。本文采用16位操作模式。M29W400T的外形封裝如圖2所示，管腳功能見表1所列。M29W400T最重要特點就是無需額外提供高電壓即可通過一些特殊的命令字序列實現(xiàn)對各個塊的讀寫和擦除，并且可重復進行十萬次以上。這樣使得通過DSP軟件編程實現(xiàn)對M29W400T的讀寫操作成為可能，并十分適合于系統(tǒng)的調試和開發(fā)。

2．2系統(tǒng)連接

本系統(tǒng)由TMS320VC5410和M29W400T以及相關的電源管理單元等構成，具體的連接電路如圖3所示。圖中，DSP與FLASH是主從關系，由DSP的相關輸出管腳來控制FLASH的擦除和讀寫。其中A0-A17為地址線，DO-D15為數(shù)據(jù)線，MSTRB為存儲選通信號，R／W是讀寫脈沖信號，OE和WE分別為讀使能和寫使能，CE為片使能，BYTE為8位或16位數(shù)據(jù)模式選擇(圖3中BYTE接高電壓為16位模式)。當系統(tǒng)按如圖3所示進行連接后，DSP的前一半4MB地址空間數(shù)與FLASH的4MB地址空間一一對應，因此，F(xiàn)LASH中的地址值即為DSP中的地址值，這樣，對地址的操作就變得極為方便。

FLASH中用于存放引導程序段和用戶代碼段，由DSP軟件編程寫入。當系統(tǒng)脫機加電時，DSP首先從外部FLASH指定的引導程序段的起始位置處開始執(zhí)行引導裝載，即將原先存儲在FLASH中的用戶代碼移植到DSP片內的RAM中，然后將程序指針設置為用戶程序的起始地址，接下來便可利用DSP資源去高速執(zhí)行用戶程序。