摘? 要： 詳細(xì)介紹了TMS320VC5402外掛程序存儲器" title="程序存儲器">程序存儲器的在系統(tǒng)編程" title="在系統(tǒng)編程">在系統(tǒng)編程技術(shù)和方法,結(jié)合實(shí)例給出了創(chuàng)建系統(tǒng)引導(dǎo)表的具體步驟,并在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)敘述了TMS320VC5402的并行16位引導(dǎo)裝載" title="引導(dǎo)裝載">引導(dǎo)裝載方法。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有較大的靈活性和良好的可擴(kuò)展性。
關(guān)鍵詞： DSP? TMS320VC5402 FLASH? SST39VF400A? 在系統(tǒng)編程? 引導(dǎo)裝載
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TMS320VC5402(以下簡稱C5402)是TI公司的一款性價(jià)比極好的16位定點(diǎn)DSP芯片。由于C5402內(nèi)部只有16K×16位RAM和4K×16位掩膜ROM,用戶程序必須存放在外掛的程序存儲器中。對程序存儲器的編程(即離線編程)通常是通過通用編程器" title="編程器">編程器完成的,即用戶將要寫入的程序轉(zhuǎn)換成編程器能夠接收的格式,再通過編程器寫入存儲器中。隨著芯片制造工藝的不斷提高,芯片集成度越來越高,存儲器正在向小型化、貼片式發(fā)展,從而使表面封裝或PLCC封裝的存儲器難以利用編程器編程。目前普遍采用的在系統(tǒng)編程ISP(In System Programming)技術(shù)不需要編程器,通過系統(tǒng)的DSP可直接對用戶板上的存儲器編程,這樣不僅節(jié)省了通用編程器及適配器的費(fèi)用,還減少了頻繁插拔存儲器的麻煩,從而大量節(jié)省了系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間,滿足了用戶程序在線更新的要求。外掛的程序存儲器通常選用容量大、存儲速度快、功耗低、性價(jià)比高的FLASH存儲器。
由于DSP仿真軟件編譯鏈接后生成的是二進(jìn)制的COFF格式文件,不能直接寫入FLASH中,還需通過Hex轉(zhuǎn)換工具將COFF目標(biāo)文件轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼十六進(jìn)制格式(即Hex格式)。對于離線編程,只需將這種Hex文件直接作為編程器的輸入,即可寫入FLASH;而在系統(tǒng)編程,則是利用系統(tǒng)本身的DSP,通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)整個(gè)燒寫" title="燒寫">燒寫過程。因此,如何對FLASH進(jìn)行燒寫是整個(gè)在系統(tǒng)編程的一個(gè)關(guān)鍵。本文以一片C5402外掛一片F(xiàn)LASH存儲器構(gòu)成的最小系統(tǒng)為實(shí)例,介紹采用C語言編寫FLASH燒寫程序,并通過DSP將用戶程序代碼寫入FLASH,從而實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程。
1 DSP與FLASH構(gòu)成的最小系統(tǒng)
本系統(tǒng)的FLASH存儲器選用SST公司的SST39VF400A,用作DSP的數(shù)據(jù)空間。FLASH的片選信號/CE由DSP的數(shù)據(jù)空間選擇信號/DS和存儲器選通信號/MSTRB產(chǎn)生,讀使能信號/OE和寫使能信號/WE由DSP的讀寫脈沖信號R/W和/DS、/MSTRB組合產(chǎn)生。FLASH的地址線A0～A15和DSP的A0～A15直接相連,A16和A17接地。由于DSP數(shù)據(jù)空間0000H～3FFFH為存儲器映象寄存器、暫存器和片內(nèi)RAM,對外部FLASH來講是不可見的,所以FLASH可操作的地址范圍為4000H~0FFFFH。設(shè)用戶程序從FLASH中8000H單元開始存放,則系統(tǒng)上電時(shí)引導(dǎo)程序就從數(shù)據(jù)空間的8000H單元開始搬運(yùn)數(shù)據(jù)到DSP內(nèi)部RAM指定區(qū)域,引導(dǎo)完畢后即跳轉(zhuǎn)到RAM中程序入口地址運(yùn)行用戶程序。
2 SST39VF400A的在系統(tǒng)編程
2.1 芯片簡介及常用命令
SST39VF400A是SST公司的256K×16位FLASH存儲器,工作電壓3.3V、擦寫壽命100 000次,訪問時(shí)間70～90ns。用戶只需向其特定地址寫入特定的指令序列,那么通過這些命令用戶即可啟動(dòng)內(nèi)部寫狀態(tài)機(jī),從而使其自動(dòng)完成指令序列要求的內(nèi)部操作,其中包括:復(fù)位、整片擦除、塊擦除、扇區(qū)擦除、操作字寫入等。
2.2 SST39VF400A編程操作
對采用在系統(tǒng)編程的FLASH存儲器,整個(gè)編程過程由用戶控制,因此用戶必須了解FLASH存儲器的各狀態(tài)位,以便知道編程或擦除是否結(jié)束。SST39VF400A內(nèi)部提供兩種軟件檢查方法:檢查狀態(tài)位Data# Polling(DQ7)和Toggle Bit(DQ6)。現(xiàn)以檢查Toggle Bit(DQ6)位為例來具體說明SST39VF400A的編程及檢查機(jī)制。SST39VF400A在進(jìn)行內(nèi)部編程或擦除時(shí),對任何地址進(jìn)行連續(xù)讀取都會引起DQ6的跳變,當(dāng)操作停止就會結(jié)束跳變。因此可以通過連續(xù)兩次讀取檢查DQ6的變化情況來判斷編程擦除操作是否完成。單字編程及檢查流程如圖1所示(其中WA為要寫入數(shù)據(jù)的存儲地址)。
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3?C5402的并行引導(dǎo)裝載
通過在系統(tǒng)編程操作可以實(shí)現(xiàn)將用戶程序代碼寫入FLASH。如何確定FLASH中用戶程序代碼的存放格式并正確地引導(dǎo)裝載以實(shí)現(xiàn)脫機(jī)運(yùn)行,則是整個(gè)在系統(tǒng)編程的重點(diǎn)之處。在C5402的五種引導(dǎo)方式中,并行引導(dǎo)是DSP系統(tǒng)最常用最簡單的引導(dǎo)方式。下面介紹C5402的并行16位引導(dǎo)裝載方法。
3.1 引導(dǎo)過程簡介
為了正確引導(dǎo)用戶程序,必須編制引導(dǎo)表,引導(dǎo)表要告訴引導(dǎo)程序采用何種引導(dǎo)方式、程序入口地址、各段的目標(biāo)首地址和長度等。引導(dǎo)表的數(shù)據(jù)格式是由鏈接配置文件和HEX轉(zhuǎn)換配置文件決定的,鏈接配置文件定義各段存放的首地址和長度,而HEX轉(zhuǎn)換配置文件則定義引導(dǎo)方式、程序入口地址和引導(dǎo)表在外部存儲器中存放的首地址。引導(dǎo)程序可以從地址為0FFFFH單元的I/O端口或數(shù)據(jù)存儲器取得引導(dǎo)表的起始地址。本文介紹的是并行引導(dǎo)方式,引導(dǎo)過程如下:引導(dǎo)程序先從外部數(shù)據(jù)空間的0FFFFH單元(即FLASH的0FFFFH單元)讀取引導(dǎo)表起始地址,然后從該起始地址讀取引導(dǎo)標(biāo)識。若為08AAH則為并行8位引導(dǎo)方式;若不是再從起始地址的下一單元讀取內(nèi)容,看由此兩單元內(nèi)容組成的16位字是否為10AAH,若是則為并行16位引導(dǎo)方式。最后從引導(dǎo)表指定的地址搬運(yùn)各段代碼到片內(nèi)RAM對應(yīng)的地址,搬運(yùn)完畢后即從程序入口地址執(zhí)行用戶程序。由此可見,引導(dǎo)表的編制是引導(dǎo)過程的關(guān)鍵。下面結(jié)合實(shí)例具體介紹引導(dǎo)表的形成和裝載過程(設(shè)用戶程序?yàn)闇y試指示燈的程序,源文件為main.asm和vectors.asm，源代碼省略)。
3.2?鏈接配置文件編寫
(文件名為TestLedLink.cmd)
MEMORY {
????PAGE 0：??????????
??? VEC： org=0100h，? len=0080h?? ；中斷向量的首地址和塊長度
??? CODE： org=0180h， len=0F80h? ；程序塊的首地址和塊長度
??? PAGE 1：
??? STACKS： org=1100h， len=0100h? ；堆棧區(qū)的首地址和塊長度????
??? DATA： org=1200h，? len=1000h? ；數(shù)據(jù)塊的首地址和塊長度????
??? }
SECTIONS {
?? .vectors：> VEC PAGE 0?? ? ；將中斷向量放入程序頁的VEC區(qū)
?? .text：> CODE PAGE 0?? ??? ；將程序代碼放入程序頁的CODE區(qū)
?? .stack：> STACKS PAGE 1??? ；將堆棧放入數(shù)據(jù)頁的STACKS區(qū)
?? .bss：> DATA PAGE 1????????；將未初始化變量放入數(shù)據(jù)頁的DATA區(qū)
?? .data：> DATA PAGE 1? ???? ；將初始化數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)頁的DATA區(qū)
?? }
??? 鏈接配置文件寫好后,通過DSP仿真軟件CCS編譯鏈接即可生成TestLed.out文件。在匯編時(shí)要注意,不論是DOS下的ASM500還是WINDOWS下的CCS都必須加上-v548開關(guān)量,否則不能生成正確的引導(dǎo)表。
3.3 HEX轉(zhuǎn)換配置文件編寫
(文件名為TestLedHex.cmd)
TestLed.out????????????????? ；轉(zhuǎn)換的文件名,即編譯鏈接后的.out文件
?????? -a????????????????? ；ASCII-HEX格式
-map TestLed.mxp ???? ；生成的映射文件名,可不生成該文件
-o? TestLed.hex?????? ??? ?? ；轉(zhuǎn)換后的HEX文件名
-memwidth 16????? ??? ；系統(tǒng)存儲器寬度為16位
-romwidth 16?? ?????? ；ROM器件寬度為16位
-boot?? ?????????????? ???? ；將COFF文件中各段轉(zhuǎn)換為引導(dǎo)表的格式(替代SECTIONS偽指令)
-bootorg 0x8000????? ；引導(dǎo)表放在FLASH的8000H開始的單元
-e 0x0100 ??????????? ；裝入引導(dǎo)表后程序運(yùn)行的起始地址
HEX轉(zhuǎn)換配置文件寫好后,使用CCS提供的轉(zhuǎn)換工具HEX500將生成的COFF目標(biāo)文件TestLed.out轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的ASCII—HEX格式的文件TestLed.hex。注意在轉(zhuǎn)換時(shí)一定要把TestLedHex.cmd文件的擴(kuò)展名cmd加上。
3.4 構(gòu)造引導(dǎo)表并寫入FLASH
經(jīng)過HEX轉(zhuǎn)換生成的TestLed.hex文件內(nèi)容如表1所示。
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文件開始為ASCII STX字符,結(jié)束為ASCII ETX字符,＄A8000表示引導(dǎo)表存放的首地址,接下來的數(shù)據(jù)就是從8000H單元存放的引導(dǎo)表的內(nèi)容,轉(zhuǎn)換后的TestLed.hex文件可直接由編程器燒寫進(jìn)FLASH,也可通過在系統(tǒng)編程的方法由上述的DSP燒寫程序?qū)戇M(jìn)FLASH。執(zhí)行燒寫程序前需要編寫一個(gè)簡單的程序?qū)?HEX文件中起始符、首地址、結(jié)束符等與引導(dǎo)表無關(guān)的信息去掉,并轉(zhuǎn)換為DSP能識別的文件格式(如?觹.Dat),采用.copy或.include命令將該文件作為數(shù)據(jù)段嵌入燒寫進(jìn)程序中，同時(shí)注意在FLASH的0FFFFH單元寫入引導(dǎo)表起始地址8000H。燒寫FLASH后數(shù)據(jù)存放格式如表2所示。
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引導(dǎo)表燒寫進(jìn)FLASH后,將MP/Mc引腳置低,上電復(fù)位后引導(dǎo)程序就會自動(dòng)將FLASH中的用戶程序搬進(jìn)片內(nèi)RAM,搬運(yùn)完畢后即跳轉(zhuǎn)到程序入口地址,高速運(yùn)行用戶程序。
此方法適用于程序代碼小于16K的情況,將用戶程序全部導(dǎo)入C5402片內(nèi)RAM中即可;當(dāng)用戶程序較大而超過16K時(shí),需要外擴(kuò)程序存儲器,此時(shí)在引導(dǎo)表中需用到擴(kuò)展的程序計(jì)數(shù)器(XPC),來尋址擴(kuò)展的程序存儲空間。
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參考文獻(xiàn)
1 TMS320VC5402 Fixed-Point Signal Processor. Texas Instruments， 2000.8(SPRS079E)
2 TMS320VC5402 and TMS320UC5402 Bootloader. Texas?Instruments Application Report， 2002.3(SPRA618A)
3 SST39VF400A Data Sheet.Silicon Storage TechnologyInc， 2001
4 汪安民. TMS320C54xx DSP 實(shí)用技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2002.7
5 劉益成. TMS320C54x DSP 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與開發(fā).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.5