TMS320DM355(以下簡稱DM355)處理器是TI公司推出的面向便攜高清視頻應用的基于ARM9+協處理器架構的新型低成本DaVinci平臺[1-2]，主要應用于媒體播放器、數碼相機、數碼相框、IP網絡攝像機、視頻嬰兒監視器等[3]。該處理器具有獨特的啟動方式，其啟動方式的選擇和硬件設置是開發的關鍵問題之一[4]。本文基于DM355的嵌入式目標板和TI公司的DVSDK，介紹了DM355的啟動方式設置、啟動并引導U-Boot的過程。

1 總體啟動流程
1.1 啟動方式設置
    DM355的ARM可以從異步外部存儲器接口(AEMIF)上的OneNAND或者從ARM的內部ROM啟動，這是由管腳BTSEL[1:0]的配置決定的[5]。BTSEL[1:0]也可以進一步設置ROM啟動方式，即在芯片重置之后，除了當BTSEL[1:0]=01表明AEMIF已啟動外，ARM一定從內部ROM的0x00008000處開始啟動，ARM內部ROM中的這部分程序稱作ROM Boot Loader（簡稱RBL）。因是TI公司嵌在DM355的內部ROM里面的，用戶不能更改。
    BTSEL[1:0]共有如下4種設置[6]：
    (1)BTSEL[1:0]=01時，為AEMIF啟動方式，這種模式由硬件控制，啟動不包含ARM內部ROM(即RBL不運行)。在由OneNAND啟動的情況下，用戶必須自己在OneNAND的啟動頁中放入必要的啟動代碼,這些代碼必須為OneNAND設備設置AEMIF模塊。在AEMIF被設置之后，啟動會緊跟OneNAND啟動頁中的AEMIF管理頁而繼續。
    (2)BTSEL[1:0]=00時，RBL運行，NAND啟動。
    (3)BTSEL[1:0]=10時，RBL運行，MMC/SD啟動。
    (4)BTSEL[1:0]=11時，RBL運行，UART啟動。
    由此可見，不經由RBL的啟動方式只有BTSEL[1:0]=01一種，而經由RBL的啟動方式有3種（此時BTSEL[1:0]≠01）。
    當芯片被設置成NAND啟動模式時，如果啟動失敗，則DM355會嘗試MMC/SD 啟動；如果MMC/SD 啟動失敗，則DM355會再次嘗試這種啟動方式；如果UART啟動失敗，DM355會再次嘗試這種啟動方式。
    DM355的總體啟動流程如圖1所示。

    NAND啟動與OneNAND啟動適用于系統參數和功能固定的應用場合，二者在價格和讀寫速度上的差異也使得設計者可以根據需求做出權衡。而MMC/SD啟動適用于系統參數和功能經常需要改變的場合。UART啟動一般應用于調試階段而非實際應用。
    在設計系統選擇啟動方式時，可以根據各種方式的特點，選擇合適的方式啟動系統。
1.2 啟動中的狀態標志
    DM355的RBL會用GIO61來指示啟動狀態（可以用來驅動LED），這可以幫助開發者更直觀地觀察系統的狀態。重啟之后，GIO61被初始化為低電平。
    (1)如系統上電時通過NAND啟動，未成功后會嘗試通過MMC/SD啟動，在此期間GIO61以4 Hz的頻率切換高低電平。
    (2)如系統被上電時通過MMC/SD啟動，在嘗試啟動期間GIO61以4 Hz的頻率切換高低電平。
    (3)如系統上電時通過UART啟動，在嘗試啟動期間GIO61以2 Hz的頻率切換高低電平。
    當啟動成功之后，在程序被移交給UBL之前，GIO61被設置為高電平。其過程如圖2所示。

    總之，RBL在BTSEL[1:0] ≠01時運行的情況下，控制權被交給RBL，待讀取BTSEL[1:0]的狀態之后，RBL才執行合適的代碼。
2 NAND啟動流程
    NAND Flash存儲器具有容量較大、擦寫速度快等優點，適用于大量數據的存儲，但不支持片內執行(XIP)。NOR Flash支持片內執行，讀速度稍快于NAND Flash，但寫入速度遠落后于NAND Flash，且二者接口不同，這就決定了NAND Flash適用于大規模數據存儲而NOR Flash適用于小量代碼存儲的特點。另外，接口的特點也決定了NAND Flash的讀寫更復雜，必需要驅動。
    當BTSEL[1:0]被設置為00時，NAND模式將啟動，NAND啟動模式默認NAND位于EM_CE0接口，這個接口的總線設置由管腳AECFG[3:0]確定。AECFG[3:0]必須被正確地設置， EMIF的信號才能被NAND器件采用。
    NAND啟動流程如下：
    (1)RBL執行，初始化0x4000～0x7FFF（2 KB）的空間作為堆棧，最后32 bit（0x7FFC～0x8000）閑置,因為這里會被寫入找到的UBL的塊號。此時會禁止所有中斷、中斷請求和快速中斷請求。
    (2)NAND器件的設備ID被從NAND讀出來，然后從RBL的信息表中讀取出一些必要的信息(如頁大小和塊大小)。信息表是DM355所支持的NAND設備的列表；然后，RBL在NAND的block 1中的page 0尋找UBL的描述符。
    (3)如果有效的UBL沒有被找到（這取決于是否讀到了正確的魔幻數），下一個塊會繼續被尋找，最多連續搜尋24個塊，這是為了防止NAND中的壞塊，搜尋24個塊足夠應付絕大部分NAND中的錯誤。
    魔幻數是基于在一個塊的第0頁的前32 bit讀取0xA1ACEDxx而探測到的，只有塊1～塊24的page 0將會被讀取和尋找魔幻數。
    (4)當一個有效的UBL標識符被找到之后，這個塊的號碼被寫在ARM內部RAM的最后32 bit，即0x7ffc～0x8000。這種特性是為了調試方便，通過讀這32 bit(例如通過JATG)，可以知道UBL在哪一個NAND塊讀到了有效的UBL標識符，如果在搜尋完24個塊之后還沒有找到有用的標識符，則DM355將會嘗試通過MMC/SD啟動。
    (5)當有效的UBL被找到之后，RBL會處理UBL描述符，描述符給出了裝載UBL和移交UBL控制權所需要的信息。接下來UBL被讀取和處理，RBL首先可能會根據魔幻數所提供的信息啟用一些與快速EMIF和高速緩存相關的操作。此外，描述符提供了在UBL的拷貝期間是否應用DMA的信息。一但啟動條件確立了，RBL拷貝UBL到DM355的內部RAM，起始地址為0x00000020，開始的32 B是ARM的系統中斷向量表(8個向量，每個4 B)。UBL的拷貝始于這32 B的中斷向量表之后，提供了用戶裝載程序的必要的細節。表1為UBL描述符的格式。
      魔幻數的最后兩位決定了NAND的啟動模式，如表2所示。

      NAND RBL應用4 bit ECC校驗來確定在將UBL讀取到內部RAM時是否有錯誤發生。假如4 bit ECC校驗探測到了錯誤，則UBL會通過ECC修正算法來修正錯誤。如果由于其他原因讀取UBL失敗，則拷貝過程會因為需要魔幻數而立即暫停，然后RBL會從找到魔幻數的那一塊繼續尋找相鄰的塊，以找尋另一魔幻數。當找到下一魔幻數時，將重復這一過程。利用這種機制，魔幻數和UBL可以被復制達24次，給予NAND讀取錯誤以足夠的冗余和錯誤恢復能力。
    如果在搜索了24個塊之后沒有找到有效的UBL描述符，則RBL會轉向去通過MMC/SD啟動。
    (6)將UBL讀取到內部RAM之后，RBL將控制權交給UBL。
    (7)UBL開始掃描NAND以尋找ABL(Application Boot Loader)描述符的魔幻數，如果找到了描述符，則UBL將ABL裝載進DDR，并跳轉到ABL的入口地址。TI公司的UBL在8和9兩個NAND塊中找尋ABL的描述符，如果找不到，則屏幕會顯示以下信息：
    UBL: Failed to read app descriptor
    UBL: NANDBoot() failed
    類似于UBL的描述符和魔幻數，ABL的描述符和魔幻數分別如表3、表4所示。
    NAND啟動的總體流程如圖3所示。

3 嵌入式目標板
    基于DM355處理器的目標板原理框圖如圖4所示。
    目標板上主要資源包括：(1)TMS320DM355處理器，可工作在216/270 MHz；(2)512 MB的NAND Flash，型號為Sumsang K9F4G08U0A，包含4 096個塊，每塊含64個頁，頁大小為2 048 B。芯片ID為0xDC[7]；(3)128 MB DDR2，主頻為533 MHz。
4 通過CCS燒寫UBL及ABL
    (1)CCS的配置
    安裝TDS510驅動，連接TDS510仿真器、DM355及PC機，打開CCS的配置程序，配置好DM355的JATG仿真環境[8]，使CCS可以識別目標板。
    (2)燒寫UBL及ABL(U-Boot)
    在CCS下打開TI公司的DVSDK中的NAND_progra-mmer.pjt，這是一個向NAND中寫入UBL及ABL的CCS工程。打開nandProg.c可以看到下面定義好的UBL及ABL魔幻數：
unsigned int ubldesc [] = {
0xA1ACED00,    //Magic number
0x00000020,    //Entry point for the UBL
0x00000007,    //No. of pages for the UBL code
0x1,         //Starting block of UBL in NAND
0x1             //Starting page of UBL in NAND
};
unsigned int appdesc [] = {
    0xB1ACED22,    //Magic number
    0x0000000A,    //Start block in NAND
    0x81080000,    //Start address in DDR
    0x81080000,    //Entry point
    0x00000200,    //No. of pages for the complete Application
    0x00000000    //compression flag
    };
    在開發時可以根據開發需要對其進行改動，但要注意UBL及ABL的大小對其中一些參數的影響。
    (3)編譯NAND_programmer.pjt并運行，根據提示輸入編譯好的UBL與U-Boot二進制文件。DVSDK開發包中有利用CCS編譯UBL的工程，可以根據需求對其進行改動，但要注意其生成.BIN文件的大小，因為U-Boot在Lunix環境下進行編譯也生成一個.BIN格式的文件。
    (4)用串口線連接DM355與PC機，啟動DM355目標板，登錄到U-Boot。此時可以通過U-Boot的指令來查看位于NAND中的UBL與RBL描述符[9]，并證實修改的有關UBL和UBL的參數。
    實驗表明，系統能依照設定的方式從NAND啟動，并成功登陸U-Boot命令行，而且可以通過指令來查看魔幻數與描述符。下一步的工作是建立操作系統內核，并下載到存儲器，建立文件系統，從而建立完整的開發環境。
參考文獻
[1] TI公司.面向便攜高清視頻應用的DaVinci DM355處理器[J].世界電子元器件，2008(4)：54-58.
[2] Texas Instruments.DM355 Linux PSP 1.20 release notes[M]. 2009.
[3] 劉繼超.基于DM355的嵌入式網絡視頻監控系統設計[D]. 青島：青島科技大學，2009.
[4] 王薇薇.基于DM355的視頻監控系統的設計與實現[D]. 武漢：武漢理工大學，2010
[5] Texas Instruments.TMS320DM355 digital media system-on-Chip(DMSoC)-SPRS463G[M].2007.
[6] Texas Instruments.TMS320DM355 DMSoC ARM subsystem reference guide.2007.
[7] Samsung Group.K9F4G08U0A datasheet.2005.
[8] Texas Instruments.Code composer studio development tools v3.3 getting started guide.2006.
[9] DENXU-BOOT及Linux使用手冊.2005.