摘 要: 隨著DSP" title="DSP">DSP的廣泛應(yīng)用,如何對DSP系統(tǒng)上的FALSH重新編程" title="編程">編程的問題日益突出。在介紹Flash" title="Flash">Flash存儲器 Am29LV200B操作方法的基礎(chǔ)上,通過TMS320VC5410" title="TMS320VC5410">TMS320VC5410對FLASH進(jìn)行程序燒寫,從而實現(xiàn)TMS320VC5410上電后用戶程序并行" title="并行">并行自舉引導(dǎo)。
關(guān)鍵詞: DSP FLASH TMS320VC5410 并行 引導(dǎo)裝載" title="引導(dǎo)裝載">引導(dǎo)裝載 編程
FLASH是一種可在線進(jìn)行電擦寫而掉電后信息又不丟失的存儲器。它具有功耗低、容量大、擦寫速度快等特點,并且使用內(nèi)部嵌入算法對芯片進(jìn)行操作,因而在很多采用DSP+FLASH自舉引導(dǎo)裝載方案的數(shù)字信號處理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文通過一個完整的實例,介紹Am29LV200B FLASH存儲器的燒寫方法,實現(xiàn)TMS320VC5410(以下簡稱C5410)上電后用戶程序的并行引導(dǎo)裝載。
1 Am29LV200B FLASH存儲器
1.1 FLASH存儲器簡介
Am29LV200B是AMD公司生產(chǎn)的FLASH存儲器,其主要特點[6]有:3V單電源供電,可使內(nèi)部產(chǎn)生高電壓進(jìn)行編程和擦除操作;支持JEDEC單電源FLASH存儲器標(biāo)準(zhǔn);只需向其命令寄存器寫入標(biāo)準(zhǔn)的微處理器指令,具體編程和擦除操作可由內(nèi)部嵌入的算法實現(xiàn),并且可以通過查詢特定的引腳或數(shù)據(jù)線監(jiān)控操作是否完成;可以對任一扇區(qū)進(jìn)行讀、寫或擦除操作,而不影響其它部分的數(shù)據(jù)。本文中128K×16位Am29LV200B FLASH映射為C5410的片外數(shù)據(jù)存儲空間,地址為:0x8000～0xFFFF,數(shù)據(jù)總線16位,用于16位方式的并行引導(dǎo)裝載。128K的FLASH ROM用32K地址分四頁進(jìn)行訪問,上電加載程序時使用FLASH ROM的第3頁。
1.2 Flash存儲器的操作命令
只要向FLASH存儲器的特定寄存器寫入地址和數(shù)據(jù)命令,就可對FLASH存儲器編程。但要按一定的順序操作,否則就會導(dǎo)致FLASH存儲器復(fù)位。由于編程指令不能使“0”變?yōu)?ldquo;1”,只能使“1”變?yōu)?ldquo;0”,而擦除命令可使“0”變?yōu)?ldquo;1”,所以正確順序是先擦除、后編程。下面介紹幾個常用的操作命令:編程命令、擦除命令、讀數(shù)據(jù)命令、復(fù)位命令。
(1)編程命令。該命令向FLASH的指定地址寫入數(shù)據(jù),需要四個總線周期,前兩個周期是解鎖周期,第三個周期建立編程命令,最后一個周期則向編程地址寫入編程數(shù)據(jù),如表1所示。
由于向每個編程地址寫入數(shù)據(jù)都需要四個周期,所以在循環(huán)寫FLASH時使用宏比較簡單。FLASH ROM的首地址為0x8000,故偏移地址0x555對應(yīng)的物理地址就為0x8555。_WRITECOMMAND是實現(xiàn)一個周期編程的寫命令宏,而_WRITEFlash則是對指定地址進(jìn)行編程的四個完整周期。
具體編程程序如程序1、程序2所示。
程序1
_WRITECOMMAND .macro pa,pd
; 單一周期編程的寫命令宏,
; pa是編程地址,pd是編程數(shù)據(jù)
PSHM AR1
STM pa,AR1 ; AR1指向編程地址
LD pd,A
STL A,*AR1 ; 把編程數(shù)據(jù)放入AR1的編程地址
RPT #12
NOP
POPM AR1
.endm
程序2
_WRITEFlash .macro par,pdr
; 編程宏,par是編程地址寄存器,
; pdr是存放編程數(shù)據(jù)的寄存器
_WRITECOMMAND #8555H,#0AAH ;周期1(解鎖)
_WRITECOMMAND #82AAH,#0A0H ;周期2(解鎖)
_WRITECOMMAND #8555H,#0A0H ;周期3(建立)
LD pdr, A ;周期4(編程)
STL A, par ;把pdr寄存器中數(shù)據(jù)放入par寄存器的地址
RPT #12
NOP
_JUDGE par, pdr
; 檢測編程是否正確,見FLASH的操作檢測
.endm
(2)擦除命令。該命令有片擦除和扇區(qū)擦除兩種,都需要6個總線周期,前兩個是解鎖周期,第三個是建立周期,第四、第五兩個是解鎖周期,最后是片擦除或扇區(qū)擦除周期,如表2所示。
一旦執(zhí)行編程或擦除命令后,就啟動FLASH的內(nèi)部編程或擦除算法,自動完成編程或擦除操作。擦除程序如程序3所示。
程序3
_ERASEFlash .macro ;擦除宏
_WRITECOMMAND #8555H, #0AAH ;周期1(解鎖)
_WRITECOMMAND #82AAH, #055H ;周期2(解鎖)
_WRITECOMMAND #8555H, #080H ;周期3(建立)
_WRITECOMMAND #8555H, #0AAH ;周期4(解鎖)
_WRITECOMMAND #82AAH, #055H ;周期5(解鎖)
_WRITECOMMAND #8555H, #010H ;周期6(片擦除)
STM #8555H,AR3
LD #010H, A
STL A, *AR5
_JUDGE *AR3, *AR5
;檢測擦除是否結(jié)束,見FLASH的操作檢測
.endm
(3)讀數(shù)據(jù)命令。上電或內(nèi)部編程、擦除操作結(jié)束后就進(jìn)入讀數(shù)據(jù)狀態(tài),寫入要讀取的地址即可讀出該地址的數(shù)據(jù)。
(4)復(fù)位命令。該命令使存儲器復(fù)位,進(jìn)入讀數(shù)據(jù)狀態(tài)。向任何一個地址寫入數(shù)據(jù)0xF0就能使FLASH存儲器復(fù)位。在進(jìn)行編程、擦除之前,都應(yīng)先復(fù)位,在編程或擦除等正常操作中出現(xiàn)錯誤時也要復(fù)位。復(fù)位程序如程序4所示。
程序4
_RESETFlash .macro ;復(fù)位宏
_WRITECOMMAND #8001H,0F0H
;向8001H寫入0F0H使FLASH復(fù)位
RPT #12
NOP
.endm
1.3 Flash的操作檢測
FLASH內(nèi)部的編程或擦除算法可自動完成編程或擦除操作,但必須了解其內(nèi)部的操作檢測機制,以便知道操作是否完成或正確。常用的檢測狀態(tài)位有:跳變位(DQ6)、超時標(biāo)志位(DQ5)、數(shù)據(jù)查詢位(DQ7)和Ready/Busy引腳(RY/)。檢測的方法有三種。第一種是判斷引腳RY/的狀態(tài)。在編程、擦除或擦除掛起操作過程中,RY/引腳一直為“0”,操作完成后變?yōu)?ldquo;1”。 第二種是檢測跳變位DQ6,在編程或擦除時對任何地址進(jìn)行連續(xù)的讀均引起DQ6連續(xù)跳變,直至操作結(jié)束才停止跳變。最后一種是使用數(shù)據(jù)線的DQ7、DQ5。DQ7位在編程或擦除過程中輸出的數(shù)是寫入該位數(shù)據(jù)的反碼,當(dāng)操作完成時輸出才變?yōu)閷懭朐撐坏臄?shù)據(jù);DQ5的狀態(tài)為“1”時表示操作超時,此時應(yīng)再讀一次DQ7的狀態(tài),若DQ7輸出仍不是寫入的數(shù)據(jù),則操作失敗,復(fù)位FLASH。其流程如圖1所示,檢測程序如程序5所示。
程序5
JUDGE .macro par,pdr
;檢測宏程序。par是編程地址寄存器,
;pdr是存放編程數(shù)據(jù)的寄存器
_JUDGEBEGIN?: PSHM AR1
LD pdr,B; 獲取寫入的數(shù)據(jù)
AND #00FFh,B ;取被寫入數(shù)據(jù)的DQ7～DQ0
LD par,A;讀被燒寫地址的數(shù)據(jù)
ADN #00FFh, A ;取DQ7～DQ0
STL A, TEMP; 保存
LD A,-7,A ;讀DQ7狀態(tài)
XOR B, -7,A ;是否是反碼?
BC_JUDGESUCCESS?,AEQ
;DQ7不是反碼而是寫入數(shù)據(jù)表示操作成功
BITF TEMP, #20h
BC_JUDGEBEGIN?芽,ntc
;DQ5=1表示操作超時
LD par,A ;再讀被燒寫地址的數(shù)據(jù)
AND #00FFh,A
LD A,-7,A
XOR B, -7,A
BC_JUDGESUCCESS?. AEQ
;DQ7不是寫入數(shù)據(jù),表示操作失敗
_JUDGEERR0?
_RESETFlash ;復(fù)位FLASH
_JUDGESUCCESS?
POPM AR1
.endm
2 C5410 的自舉引導(dǎo)
脫離仿真器獨立運行程序一般有兩種方式:一種是上電后用戶程序直接在FLASH存儲器中運行,這種方式運行速度比較慢;另一種是上電或復(fù)位后將用戶程序從FLASH存儲器引導(dǎo)到高速數(shù)據(jù)存儲器中運行,此方法最常用,可以較低的成本實現(xiàn)高速的運行。為了實現(xiàn)這個過程就必須運用DSP的自舉引導(dǎo)功能。
2.1 自舉引導(dǎo)[1～3]
C5410上電復(fù)位后,首先檢查MP/MC狀態(tài):若為高電平,說明DSP處于微處理器工作方式,即從外部程序存儲器0FF80H地址處開始執(zhí)行用戶程序;若為低電平,說明DSP被設(shè)置為微計算機工作方式,從片內(nèi)ROM的0FF80H地址處開始執(zhí)行程序。0FF80H地址存放的是中斷向量表,它實為一條分支轉(zhuǎn)移指令(BD 0F800H),使程序跳轉(zhuǎn)至0F800H執(zhí)行自舉引導(dǎo)程序(Bootloader)。Bootloader是固化在DSP芯片內(nèi)ROM中的一段代碼程序,其功能是將用戶程序從外部加載至片內(nèi)RAM或擴展的RAM中,使其高速運行。在搬運程序之前,Bootloader首先完成初始化工作:使中斷無效、內(nèi)部RAM映射到程序/數(shù)據(jù)區(qū)(OVLY=1)、對程序和數(shù)據(jù)區(qū)均設(shè)置7個等待狀態(tài)等。C5410有以下幾種自舉引導(dǎo)方式[4～5]:主機接口HPI、并行口(8/16位)、標(biāo)準(zhǔn)串行口(MCBSP0是16位引導(dǎo)模式,MCBSP2是8位引導(dǎo)模式)以及I/O口(8/16位)自舉引導(dǎo)方式。
2.2 并行自舉引導(dǎo)
這種方式是比較常用的一種方式,外部存儲器的字寬為8位或16位。在自舉引導(dǎo)時,通過外部并行接口總線將這些代碼從數(shù)據(jù)存儲空間傳送到程序存儲空間,而且可以重新設(shè)置SWWSR及BSCR寄存器的內(nèi)容。并行自舉引導(dǎo)方式首先從地址為0FFFFH的I/O口讀取自舉表首地址的內(nèi)容,如果此內(nèi)容不符合8位或16位的引導(dǎo)方式,就從地址為0FFFFH的數(shù)據(jù)存儲器讀取,進(jìn)行8位或16位并行自舉引導(dǎo)。所以在燒寫FLASH數(shù)據(jù)的同時,也要在0FFFFH燒入自舉表的首地址。引導(dǎo)流程如圖2所示。
2.3 建立自舉表
自舉表內(nèi)容不僅包括欲加載的各段代碼,而且包括各段代碼長度、各代碼段存放的目標(biāo)地址、程序入口地址等信息。若要完成自舉引導(dǎo)功能,必須建立正確的自舉表。自舉表可以由hex500格式轉(zhuǎn)換器自動生成;也可以手動建立自舉表,就是把被燒寫的程序直接放在燒寫程序中,根據(jù)被燒寫程序的相關(guān)信息手動建立自舉表。
3 通過C5410燒寫FLASH及并行自舉引導(dǎo)
下面通過一個FLASH燒寫實例,介紹怎樣將用戶程序燒寫進(jìn)FLASH,以及怎樣手動建立自舉表,并且脫離仿真器以并行自舉引導(dǎo)方式使用戶程序獨立運行。被燒寫和燒寫程序如程序6所示。
程序6
.title“FLASH”
.mmregs
SWCR .set 002BH
.set 0060H
.data
.sect “.BOOT”
.label BOOTTABLE ;自舉表開始
.word 10AAH ;16位自舉標(biāo)記
.word 7FFFH ; 7位等待周期(SWWSR)
.word 0F000H ;塊轉(zhuǎn)換寄存器(BSCR)
.word 0000h ;程序入口XPC
.word 0200h ;程序入口地址(MAIN_START)
.word LOADEND - LOADSTART
;程序塊長度(0116H)
.word 0000h ;存放目標(biāo)XPC
.word 0100h ;存放目標(biāo)地址
LOADSTART: ;中斷向量表開始地址
.copy “vector.asm”;復(fù)位處跳轉(zhuǎn)MAIN_START
MAIN_START: ;被燒寫的主程序
STM #0F7h,SP
STM #012Ch,PMST
; IPTR=01(中斷向量指針為100,指向目標(biāo)址)
; MP/MC=0,OVLY=1,AVIS=0,DROM=1,CLKOFF=1
LOOPF:RSBX XF ;XF置低
CALL DELAY ;延時
SSBX XF ;XF置高
CALL DELAY
B LOOPF
DELAY: PSHM AR6
STM #0090H,AR6
DELAY_LOOP;
RPT #0FF0h
NOP
BANZ DELAY_LOOP, *AR6-
POPM AR6
RET
LOADEND: ;被燒寫的程序結(jié)束
.space 20h
.mmregs
.label FINDTABLE
.word 8000h
.text
ERASE_WRITE_Flash: ;燒寫程序開始
STM #0FFA0H,PMST
STM #07FFFH,SWWSR
STM #0FFFFH,SWCR
_RESETFlash ;FLASH復(fù)位
_ERASEFlash ;擦除FLASH
WRIFlashSTART: ;開始編程FLASH
SSBX SXM
RSBX OVM
_RESETFLASH ;FLASH復(fù)位
STM#8000H, AR0 ;FLASH起始地址8000H
STM BOOTTABLE,AR5 ;被燒寫的源地址(自舉表首地址)
STM #(LOADEND-BOOTTABLE),AR4
;寫入011E個字WRI_RPT
_WRITEFlash *AR0,*AR5 ;調(diào)入編程宏
LD *AR0+,A
LD *AR5+,A ;完成AR0和AR5地址自動加1
BANZ WRI_RPT,*AR4-
STM #0FFFFH,AR0 ;AR0指向數(shù)據(jù)空間的FFFF地址
STM FINDTABLE,AR5
_WRITEFlash *AR0,*AR5
;向數(shù)據(jù)空間的FFFF地址寫入自舉表的首地址8000H
ENDD: NOP
B ENDD
.end
被燒寫的主程序是從MAIN_START開始,一直到LOADEND。程序的主要功能是不斷改變XF引腳的狀態(tài)。LOADSTART是中斷向量文件(vector.asm)的開始,在中斷復(fù)位(RESET)處放入一條跳轉(zhuǎn)到MAIN_START的指令(BD MAIN_START)。ERASE_WRITE_FLASH是燒寫程序的開始,只要程序指針(PC)指向ERASE_WRITE_FLASH,開始運行就可以完成對FLASH的燒寫操作。從自舉表首地址BOOTTABLE(0F8H)到LOADEND(0216H)存放的數(shù)據(jù)就是要寫入Flash的內(nèi)容,從LOADSTART到LOADEND的數(shù)據(jù)是DSP自舉程序從FLASH搬運到片內(nèi)RAM的程序。根據(jù)以上信息就可以完成自舉表的內(nèi)容,如表3所列。
整個并行自舉引導(dǎo)過程為:C5410上電復(fù)位后,判斷MP/MC=0 處于微計算機工作方式,從片內(nèi)ROM的0FF80H處執(zhí)行中斷向量表的分支轉(zhuǎn)移指令(BD 0F800H),使程序跳轉(zhuǎn)至0F800H處執(zhí)行自舉引導(dǎo)程序。自舉引導(dǎo)程序完成初始化后,讀取數(shù)據(jù)空間的0FFFFH地址的內(nèi)容,找到自舉表首地址8000H,從8000H處開始讀取內(nèi)容。首先是16位自舉標(biāo)記(10AA)。然后分別是寄存器SWWSR及BSCR的內(nèi)容、程序入口地址、代碼段長度、存放代碼段的目標(biāo)地址等信息。最后,根據(jù)這些信息把FLASH的8008H～811EH的程序搬運到片內(nèi)RAM的100H開始的地址中,跳轉(zhuǎn)至片內(nèi)RAM 100H,即PC為100H、XPC為0,開始執(zhí)行用戶程序,完成用戶程序的并行自舉過程。
把程序燒寫入FLASH后,復(fù)位C5410,使其處于微計算機工作方式;使用示波器測試XF引腳,觀察程序運行正確與否。通過上述方法可完成C5410對Am29LV200B FLASH的燒寫,很好地實現(xiàn)C5410上電后的用戶程序自舉引導(dǎo)功能。
參考文獻(xiàn)
1 韋江維,寥義奎,農(nóng)建波等.TMS320VC5402 DSP的并行I/O引導(dǎo)裝載方法研究. 電子技術(shù)應(yīng)用,2000;15(8):42～44
2 韓 峰,侯亞峰,張 浩等.兩類DSP芯片的引導(dǎo)過程分析.電子技術(shù)應(yīng)用,2002;17(10):65～67
3 杜志秀. TMS320C542系統(tǒng)的最小硬件設(shè)計.微計算機信息,1999;15(6):62～64
4 TMS320VC5410 Fixed-Point Digital Signal Processor Data Manual. Texas Instrument, December. 2000
5 TMS320VC5410 Bootloader Application Report. Texas Instrument, April 2000
6 Am29LV200B Data Sheet.AMD, April 2002