摘 要：在進(jìn)行DSP 產(chǎn)品化設(shè)計(jì)時， Bo otLOAder 是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。為了更好地解決數(shù)字信號處理器應(yīng)用程序的加載問題， 以TI 公司641X 系列DSP 為例， 詳細(xì)論述了DSP 的兩種引導(dǎo)方法：ROM 引導(dǎo)和主機(jī)H PI 引導(dǎo)， 包括二次代碼編寫、存儲器空間分配、引導(dǎo)表生成和. hex 文件的燒寫。經(jīng)某星載接收機(jī)系統(tǒng)實(shí)測驗(yàn)證， 所述方法同時適用于BIOS 和NoBIOS 兩種系統(tǒng)， 具有可靠性高、可行性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
0 引 言
近年來， 以數(shù)字信號處理器( DSP) 為基礎(chǔ)的通用信號處理模塊的研制受到人們的重視， 它的研制成功滿足了信號處理系統(tǒng)實(shí)時性和通用性的要求， 被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通信、電子測量和圖像等領(lǐng)域。進(jìn)行DSP 開發(fā)， 最終的目標(biāo)產(chǎn)品要脫離仿真器運(yùn)行， 在上電后可自行啟動程序代碼， 這就需要一個能在斷電后保存程序的存儲器。對于C641X 系列的DSP， 內(nèi)部沒有供用戶使用的非易失性存儲器， 只能將程序代碼存放在外部的非易失性存儲器中。因此， 通常需要在上電復(fù)位時， 將存儲在外部速度較慢的存儲器的程序代碼搬移到片內(nèi)高速RAM 中， 這個過程被稱為Bo otLo ader 。因此， 在設(shè)計(jì)通用信號處理模塊前， 有必要研究DSP 的多種引導(dǎo)方式。
1 C641X BootLoader 方式和過程
C641X 有三種Boot 模式：不引導(dǎo)、ROM 引導(dǎo)和主機(jī)引導(dǎo)。第一種方式只能用于仿真運(yùn)行; 第二種方式利用片內(nèi)固化的Boo tLoader 程序通過EDMA 通道， 從EMIF 的CE1 空間拷貝1 KB 數(shù)據(jù)到地址0 處， 然后從地址0 處開始執(zhí)行。這種方式只需一片非易失性存儲器， 實(shí)現(xiàn)較為簡單; 第三種方式是在DSP 內(nèi)核處于復(fù)位時， 由外部主機(jī)通過主機(jī)接口實(shí)現(xiàn)程序引導(dǎo)。這種方法雖然復(fù)雜度較前者高， 但也被廣泛應(yīng)用于一些具有抗空間輻射效應(yīng)的星載平臺中。
2 ROM BOOT 實(shí)現(xiàn)
前面提到這種方式是在DSP 上電復(fù)位后， 由片內(nèi)固化的Bo otLo ader 代碼采用EDMA 方式從CE1 空間復(fù)制1 KB 代碼到地址0 處。但通常用戶程序都遠(yuǎn)大于1 KB， 這就需要編寫二次Bo otLoader 代碼， 將用戶程序搬移到DSP 內(nèi)部RAM 中。下面介紹具體實(shí)現(xiàn)過程。
2. 1 二次引導(dǎo)程序編寫
由于系統(tǒng)最初啟動時， C 語言環(huán)境還沒有初始化，所以二次引導(dǎo)程序一般用匯編語言編寫。主要完成EMIF 寄存器配置， 程序搬移， 最后跳轉(zhuǎn)到C 程序入口函數(shù)。其中， 程序搬移主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式。一種方法無需Co py Table( 引導(dǎo)表) ， 而采用鏡像的方式將所有程序代碼看成是一個連續(xù)的數(shù)據(jù)段， 二次引導(dǎo)時將片外存儲器的內(nèi)容鏡像到內(nèi)部RAM 即可。這種方法雖然實(shí)現(xiàn)簡單， 但存在占用空間資源大， 引導(dǎo)效率低的問題。
第二種方法是利用引導(dǎo)表實(shí)現(xiàn)。這種方法生成的引導(dǎo)文件是各段連續(xù)存放的， 因而引導(dǎo)效率較前一種方法高。關(guān)于引導(dǎo)表的格式和生成參見2. 4 節(jié); 兩種方法的二次裝載匯編程序可參見CCS 燒寫工具FLASHBurn 提供的示例工程， 這里不再詳述。
2. 2 存儲空間分配
程序存儲空間可分為LOAD 空間和RUN 空間。
前者保存程序代碼， 物理介質(zhì)一般為片外FLASH 或E2 PROM; 后者是程序代碼實(shí)際運(yùn)行的空間， 物理介質(zhì)一般是內(nèi)部RAM。通常， 經(jīng)常訪問的程序和初始化變量的LOAD 空間放在FLASH 中， 而RU N 空間則放在內(nèi)部RAM 中; 對于只在初始化時使用的段， 其LOAD和RU N 空間都放在FLASH 中; 而對于非初始化變量， 其LOAD 和RU N 空間都安排在內(nèi)部RAM 中。當(dāng)然， 如果存儲空間充足時， 也可統(tǒng)一將LOAD 空間放在FLASH 中， 而把RUN 空間放在內(nèi)部RAM 中。根據(jù)上述內(nèi)容， 可以將C64X 存儲區(qū)作表1 所示的安排。
表1 存儲區(qū)分配。
其中， VECS 用于存放中斷向量表， BOOT 存放二次引導(dǎo)程序。
2. 3 cmd 文件
cmd 文件的作用是實(shí)現(xiàn)前兩節(jié)所述的二次裝載代碼、中斷向量表等的存儲空間分配， 其主要包含內(nèi)存的劃分以及各程序代碼段的load 地址和run 地址的分配。常見的cmd 文件如下所示:
}
其中， vecto rs 是包含中斷向量表的段; BootLoad是包含二次裝載代碼的段。
2. 4 引導(dǎo)表的生成
引導(dǎo)表的常用格式如下:
段1 的大小
段1 的目的地址
段1 的內(nèi)容
段2 的大小
……
0;
0;
0;
一種方便的生成引導(dǎo)表的方法是， 當(dāng)工程文件編譯生成. out 文件后， 用CCS 自帶的hex6x 可執(zhí)行程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為用于程序引導(dǎo)的. hex 文件。這種方法需要編寫一個轉(zhuǎn)換命令文件作為hex6x 命令的輸入?yún)?shù)，具體如下:
其中l(wèi)en 的大小可以查看map 文件， 只要大于程序和數(shù)據(jù)的實(shí)際長度即可。
2. 5 文件燒寫
將. hex 文件燒入ROOM 或FLASH 中的方法有以下幾種 :
( 1) 使用通用燒寫器寫入。
( 2) 使用CCS 自帶的燒寫工具FlashBur n。
( 3) 用戶自己編寫燒寫FLASH 的程序。
其中， 使用通用燒寫器需要文件格式轉(zhuǎn)換且要求燒入的器件是可插拔的; 而第三種方法又需要自己編寫代碼， 費(fèi)時費(fèi)力; 常用的是第二種方法， 這種方法只需稍加改動， 就可以運(yùn)用于不同的目標(biāo)系統(tǒng)中。這是因?yàn)檫@種方法需要首先下載FlashBurn 提供的工程FBT C 的. out文件到目標(biāo)系統(tǒng)中。這個工程的代碼包含了系統(tǒng)中使用的存儲器的燒寫命令字， 而對于不同的存儲器，該命令字是有差別的。這里要做的就是將工程的控制字宏定義改為自己目標(biāo)系統(tǒng)芯片的控制字， 重新編譯鏈接， 然后在FlashBurn 中選定新生成的FBTC. o ut 文件和待燒入的. hex 文件， 就可完成文件燒寫。
3 外部主機(jī)HPI 引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)
選擇這種引導(dǎo)方式時， 外部主機(jī)在DSP 內(nèi)核處于復(fù)位狀態(tài)， 但芯片其他部分已經(jīng)脫離復(fù)位狀態(tài)時， 通過HPI 接口訪問DSP 的全部存儲空間和外設(shè)寄存器。當(dāng)主機(jī)完成代碼裝載和初始化后， 置HPIC 寄存器中的DSPNIT 位為1 使內(nèi)核脫離復(fù)位狀態(tài)， 然后從0 地址處開始運(yùn)行， 具體流程如圖1 所示。
圖1 H PI 引導(dǎo)流程圖。
這種方式也需要如ROM BOOT 方式一樣生成. hex 文件， 生成方法和上述大致相同， 只是由于有了外部主機(jī)的參與， 可以將程序代碼一次性裝載到片內(nèi)RAM 中， 沒有1 KB 的限制， 因而無需二次啟動代碼， 只需在0地址處添加跳轉(zhuǎn)指令， 使得DSP內(nèi)核復(fù)位后能從入口函數(shù)_c_int00 處開始執(zhí)行即可。
4 .結(jié)語
本文詳細(xì)論述了TMS320C641X 系列DSP 上電自啟動的兩種方法， 并通過某星載通信接收機(jī)系統(tǒng)的驗(yàn)證， 方法簡單可行。該方*述時雖然是基于非DSP/BIOS 框架， 經(jīng)驗(yàn)證也同樣適用于DSP/ BIOS 系統(tǒng)中。