TMS320VC55X系列DSP的FLASH引導(dǎo)方法*

摘要： 本文以實(shí)際系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)為背景，闡述了TMS320C55X系列DSP對(duì)FLASH在線燒寫(xiě)的方法，給出了系統(tǒng)的硬件連接示意圖和完整的燒寫(xiě)程序，并研究了自舉引導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)方法以及大程序的二次引導(dǎo)方法。

關(guān)鍵詞： TMS320C55X；FLASH；Bootloader；燒寫(xiě)；二次引導(dǎo)

引言

隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展，DSP被廣泛的應(yīng)用到各種數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中。最終開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)要想脫離仿真器運(yùn)行，必須將程序代碼存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中。FLASH存儲(chǔ)器以其大容量和可在線編程等特點(diǎn)已成為DSP系統(tǒng)的一個(gè)基本配置。如何將程序燒寫(xiě)進(jìn)FLASH，并在上電時(shí)加載進(jìn)DSP內(nèi)部的RAM是FLASH在DSP系統(tǒng)中應(yīng)用的兩個(gè)基本技術(shù)問(wèn)題。本文以基于TI公司的TMS320VC5509A和ATMEL公司的AT49LV1024 FLASH開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)為背景，介紹該系統(tǒng)引導(dǎo)相關(guān)的硬件設(shè)計(jì)，燒寫(xiě)軟件設(shè)計(jì)以及自舉引導(dǎo)、二次引導(dǎo)等實(shí)現(xiàn)方法。

TMS320VC5509A的自舉引導(dǎo)

TMS320VC5509A每次上電復(fù)位后，在執(zhí)行完一系列初始化(配置堆棧寄存器、關(guān)閉中斷、程序臨時(shí)入口、符號(hào)擴(kuò)展、兼容性配置)工作后，根據(jù)事先配置的自舉模式，通過(guò)固化在ROM內(nèi)的BOOTLOADER程序進(jìn)行程序引導(dǎo)。VC5509A的引導(dǎo)模式選擇是通過(guò)四個(gè)模式選擇引腳BOOTM[0:3]的配置來(lái)完成的。在本系統(tǒng)中，采用EMIF(外部存儲(chǔ)接口)并行引導(dǎo)模式(16位數(shù)據(jù)寬度)，則需將BOOTM[3:0]設(shè)置成1011即可。

通過(guò)EMIF接口可以靈活地和各種同步或異步存儲(chǔ)器件無(wú)縫連接。通過(guò)EMIF可以擴(kuò)展VC5509A的存儲(chǔ)空間到128Mbit(SDRAM)，存儲(chǔ)空間共被分為CE0~CE3。在EMIF的并行引導(dǎo)模式中，ROM中固化的Bootloader程序是以字地址0x200000為首地址開(kāi)始加載程序。地址0x200000即位CE1空間的首地址，所以FLASH必須接在DSP的CE1空間上。在加載時(shí)，EMIF的CE1空間已經(jīng)默認(rèn)配置成異步靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)接口，并且在時(shí)序上采用了最差情況設(shè)置(即最慢訪問(wèn)速度)，充分保證了時(shí)間裕量，使得程序代碼被順利的加載到DSP的內(nèi)存中。

Bootloader在引導(dǎo)程序時(shí)，程序代碼是以引導(dǎo)表格式加載的。TMS320VC55x的引導(dǎo)表結(jié)構(gòu)中包括了用戶程序的代碼段和數(shù)據(jù)段以及相應(yīng)段在內(nèi)存中的指定存儲(chǔ)位置，此外還包括了程序入口地址、部分寄存器的配置值、可編程延時(shí)時(shí)間等信息(見(jiàn)表1)。

其中，程序入口地址是引導(dǎo)表加載結(jié)束后，用戶程序開(kāi)始執(zhí)行的地址；寄存器配置數(shù)目決定了后面有多少個(gè)寄存器需要配置；只有當(dāng)延時(shí)標(biāo)志為0xFFFF時(shí)，延時(shí)才被執(zhí)行；延時(shí)長(zhǎng)度決定了在寄存器配置后延時(shí)多少個(gè)CPU周期后才進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作；段長(zhǎng)度、段起始地址和數(shù)據(jù)則為用戶程序中定義的各個(gè)段的內(nèi)容，并且可以重復(fù)添加；最后以0x00000000(32個(gè)０)作為引導(dǎo)表的結(jié)束標(biāo)志。

要生成引導(dǎo)表，可以將CCS最終編譯生   成的.out文件通過(guò)CCS自帶的hex55.exe轉(zhuǎn)換程序得到。將hex55.exe、.out文件、cmd文件放在同一個(gè)文件夾中，通過(guò)dos命令格式調(diào)用hex55.exe，即可完成.out文件到hex格式的引導(dǎo)表文件的轉(zhuǎn)化。CMD文件用來(lái)提供引導(dǎo)表的相關(guān)配置信息，以下為一個(gè)CMD文件的實(shí)例：

FlashBootTest.out; 輸入的.out文件
-boot; 說(shuō)明創(chuàng)建boot文件
-v5510:2; 生成55X boot文件格式
-parallel16; 使用串行加載方式
-a; ASCII格式
-reg_config 0x1c00,0x6cd2; 在地址0x1c00
     的寄存器寫(xiě)入0x6cd2，配置CPU時(shí)鐘
-delay 0x100; 延時(shí)0x100 個(gè)CPU 時(shí)鐘周期
-o FlashBootTest.hex; 輸出.hex文件

FLASH的燒寫(xiě)和自舉的實(shí)現(xiàn)

TMS320VC5509A和AT49LV1024的硬件設(shè)計(jì)

AT49LV1024是ATMEL公司3V供電系統(tǒng)的FLASH芯片，16位位寬，容量為64K字。VC5509A(PGE封裝)只有14條地址線，只能尋址16K字的SRAM空間。要想尋址64K字地址空間的話,FLASH地址線的高兩位則需要通過(guò)其他IO線控制。在本系統(tǒng)中通過(guò)GPIO4和GPIO6與FLASH的高兩位地址相連達(dá)到此目的，其連接示意圖如圖1所示。但是在Bootloader自舉引導(dǎo)程序的時(shí)候，并不能控制GPIO引腳，也就是只能引導(dǎo)最大16K字的程序。對(duì)于大于16K字的程序，則需要進(jìn)行二次引導(dǎo)。

圖1  VC5509A和AT49LV1024的硬件連接示意圖

二次引導(dǎo)技術(shù)

所謂二次引導(dǎo)，通過(guò)DSP內(nèi)部ROM固化的Bootloader引導(dǎo)用戶自己編寫(xiě)一個(gè)引導(dǎo)程序，其功能和ROM內(nèi)固化的Bootloader相同，再通過(guò)此引導(dǎo)程序加載系統(tǒng)最終運(yùn)行的程序代碼，并在加載結(jié)束后，把PC值置為新的程序入口地址。由于在用戶編寫(xiě)的引導(dǎo)程序中，可以控制GIPO4和GPIO6，所以可達(dá)到64K字地址空間的尋址目的。其具體實(shí)現(xiàn)框圖如圖2所示。

圖2  TMS320VC 5509A二次引導(dǎo)框圖

數(shù)據(jù)燒寫(xiě)程序設(shè)計(jì)

FLASH的數(shù)據(jù)可直接讀取，但對(duì)FLASH的編程和擦除操作則需要通過(guò)一系列命令才能進(jìn)行。
AT49LV1024的寫(xiě)操作只能將1變成0,而0變成1操作必須通過(guò)擦除操作進(jìn)行。所以每次寫(xiě)FLASH之前，必須進(jìn)行片擦除，使存儲(chǔ)單元值變成0xFFFF，才能進(jìn)行編程。

擦除命令：需要六個(gè)周期，其操作命令如表2所示。

編程命令需要四個(gè)周期，其操作命令如表3所示。

編程和擦除操作都需要一定的周期的時(shí)間(AT49LV1024的單字編程時(shí)間是20ms，整片擦除時(shí)間是10s)，用戶可以通過(guò)查詢標(biāo)志數(shù)據(jù)線DQ6和DQ7來(lái)確定編程或擦除是否完畢。當(dāng)片子正處于編程或擦除狀態(tài)時(shí)，連續(xù)讀任意單元的值，DQ6的值將一直處于0、1交替變化，當(dāng)編程或擦除結(jié)束時(shí)，讀DQ6則得到一個(gè)恒定值。本文即通過(guò)此方法來(lái)判斷操作是否結(jié)束。

根據(jù)FLASH的編程和擦除命令，編寫(xiě)了相應(yīng)的C語(yǔ)言程序如下，其中SetGPIO46Addr(Addr)子程的作用是根據(jù)所傳遞的Addr值配置相應(yīng)的GPIO4和GPIO6即高兩位地址的值。