基于閃爍存儲器的TMS320VC5409 DSP并行引導(dǎo)裝載方法

TMS320VC5409 是TI公司推出的第一代的高性能、低價位、低功耗數(shù)字信號處理器（DSP）。與現(xiàn)在流行的TMS320C5409相比，性能提高了60%，功耗效率提高了 50%。它的應(yīng)用對象大多是要求能脫機(jī)運(yùn)行的內(nèi)嵌式系統(tǒng)，如機(jī)頂盒（STB）、個人數(shù)字助理（PDA）和數(shù)字無線通信等。閃爍存儲器（FLASH MEMORY）是可以在線電擦寫、掉電后信息不丟失的存儲器。FLASH與EPROM相比，具有更高的性能價格比，而且體積小、功耗低、擦寫速度快、使用比較方便。因此，采用FLASH存儲程序和固定數(shù)據(jù)是一種比較好的選擇。AMD公司的Am29LV400B FLASH可以直接與DSP相接。
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1 Am29LV400B的主要特點及編程方法

Am29AL400B是AMD公司新推出的256K×16位產(chǎn)品，具有以下主要特點：

（1）支持單電源操作，可分為滿負(fù)荷電壓供電（2.7V～3.6V）和電壓范圍可調(diào)節(jié)（3.0V～3.6V）和電壓范圍可調(diào)節(jié)（3.0V～3.6V）供電兩種方式。滿幅度電壓供電壓供電方式主要用于電池供電的應(yīng)用中，而電壓范圍可調(diào)節(jié)供電方式直接與3.3V的高性能DSP接口，簡化了系統(tǒng)的電源要求。

（2）最快的存取速度高達(dá)55ns，CMOS工藝，具有100000次寫入/擦寫壽命。

（3）低功耗（200nA的自動休眠電流，200nA的待命電流，7mA的讀電流，15mA的編程/擦除電流）。

（4）靈活的塊結(jié)構(gòu)支持整片擦除、塊擦除。整片分為11個塊（1塊8K字、2塊4K字、1塊16K字、7塊32K字）。

（5）塊保護(hù)功能，具有防止對任何區(qū)段進(jìn)行編程或擦除的硬件保護(hù)機(jī)制。

（6）與JEDEC標(biāo)準(zhǔn)兼容，引腳分布和命令集與單電源FLASH相兼容，具有優(yōu)越的防止意外編程的保護(hù)功能。

（7）數(shù)據(jù)查詢位和數(shù)據(jù)切換位，可以通過軟件方法檢測編程/擦除操作的狀態(tài)。

（8）Ready/Busy#管腳，可以通過硬件方法檢測編程/擦除操作的狀態(tài)。

（9）具有擦除暫停/擦除恢復(fù)功能。在暫停擦除操作過程中，支持讀寫不處于擦除狀態(tài)的塊。

（10）內(nèi)嵌的擦除/編程算法能自動對整個芯片或某幾個塊進(jìn)行擦除編程操作。

Am29LV400B編程和擦除算法的命令定義如表1所示。

表1 Am29LV400B命令定義

表中，RA為要讀的存儲器地址；RD為從存儲器地址RA處讀出的數(shù)據(jù)；SA為要擦除的段地址；PA為要寫入數(shù)據(jù)的存儲器地址；PD為要在地址PA處寫入的數(shù)據(jù)。根據(jù)表中的命令定久可編制FLASH的“燒寫”和“擦除”程序（用C語言和匯編語言混合編程實現(xiàn)）。根據(jù)需要，我們編制了“燒寫”單字和“燒寫”多字的程序。

2 硬件電路組成

DSP 存儲區(qū)硬件接口電路如圖1所示。主要由5部分組成：DSP處理器-TMS320VC5409、系統(tǒng)邏輯控制電路（采用CPLD-EPM7128實現(xiàn)）、閃存FLASH-Am29LV400B（256K字的FLASH用來存儲應(yīng)用程序和初始化數(shù)據(jù)）、程序存儲器SRAM1-IDT71V416S12PH（容量為256K字）、數(shù)據(jù)存儲器SRAM2-IDT71V016S12PH（容量為64K字）。邏輯控制電路主要由3個模塊組成：FLASH頁選控制模塊、讀/寫控制模塊、程序空間/數(shù)據(jù)空間/FLASH切換控制模塊。圖中，CPLD的輸出FMSEL為FLASH的片選腳；PMSEL為程序空間的片選腳； DMSEL為數(shù)據(jù)空間的片選腳。

FLASH分為8頁，每頁32K，通過CPLD中的FLASH頁選控制模塊（Page0～Paeg2）實現(xiàn)FLASH翻頁功能。為實現(xiàn)FLASH引導(dǎo)裝載，F(xiàn)LASH物理空間的前32K映射到TMS320VC5409的數(shù)據(jù)空間0x8000h～0xFFFFh上，即TMS320VC5409的數(shù)據(jù)空間 0x8000h～0xFFFFh為FLASH的前32K空間。為了重點說明FLASH的引導(dǎo)裝載過程，本文只談及DSP片內(nèi)程序存儲空間以及FLASH前 32K字的使用情況。
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3 TMS320VC5409 DSP的引導(dǎo)裝載方式

TMS320VC5409芯片具有兩種引導(dǎo)方式：片內(nèi)引導(dǎo)方式和片外執(zhí)行方式。片內(nèi)引導(dǎo)方式就是利用片內(nèi)ROM中的引導(dǎo)程序?qū)⒊绦驈耐獠考虞d到程序存儲器中運(yùn)行。由于FLASH的速度較低，難以與DSP相匹配，因此，本文采用片內(nèi)引導(dǎo)方式。

TMS320VC5409 片內(nèi)掩模ROM中固化的引導(dǎo)裝載（Bootloader）程序用于在上電復(fù)位時把用戶程序從外部引導(dǎo)到高速RAM中，以保證其全速運(yùn)行。 TMS320VC4509提供的片內(nèi)引導(dǎo)方法有：有機(jī)口HPI方法、8位或16位并行EPROM方法、8位或16位并行I/O方法和8位或16位串行口方法等。TMS320VC5409片內(nèi)引導(dǎo)裝載源程序可以在TI網(wǎng)絡(luò)下載得到，讀者可以自行分析。下面通過圖2所示的引導(dǎo)過程框圖，闡述一下本文選用的并行引導(dǎo)方式過程。[!--empirenews.page--]

上電復(fù)位后，TMS320VC5409檢測其MP/MC引腳，如果MP/MC="0"，DSP從0xFF80h處開始執(zhí)行片內(nèi)引導(dǎo)裝載程序。進(jìn)入引導(dǎo)程序后，如有INT2請求中斷，則進(jìn)入HPI 引導(dǎo)方式；如有INT3請求中斷，則進(jìn)入EEPROM串行口引導(dǎo)方式；否則就進(jìn)入并行引導(dǎo)方式。其詳細(xì)引導(dǎo)過程如圖3所示。

片內(nèi)并行引導(dǎo)方式前半部件是I/O空間并行引導(dǎo)方式，我們不采用此方式，程序繼續(xù)運(yùn)行直到從數(shù)據(jù)空間0xFFFFh地址讀入一個地址數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)為用戶自舉表的入口地址。這時片內(nèi)引導(dǎo)程序就開始執(zhí)行FLASH中的用戶自舉表，若自舉表的第一個字是0x10AA,則表示是16位并行引導(dǎo)模式。
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4 FLASH中自舉表（Boottable）的存儲格式

為了實現(xiàn)DSP加電自舉，F(xiàn)LASH的數(shù)據(jù)必須按照自舉表的格式“燒寫”。自舉表的作用是：DSP運(yùn)行此表時，首先根據(jù)自舉表中前部分用戶起始地址把后面的用戶程序代碼加載到DSP片內(nèi)程序空間中相應(yīng)的用戶地址區(qū)域（由于FLASH與DSP時間不匹配，要設(shè)置好SWWR和BSCR寄存器），然后根據(jù)自舉表中的程序入口址，在程序空間相應(yīng)的地址開始運(yùn)行程序。表2為16位并行自舉的代碼結(jié)構(gòu)（自舉表在空間允許的情況下可以放幾個程序代碼段，為便于說明，在此只說明一個程序代碼段的情況）。

表2 并行自舉表的代碼結(jié)構(gòu)

下面結(jié)合一個實例，說明利用hex500命令生成二進(jìn)制數(shù)據(jù)自舉表的方法。

（1）所編寫的一個用戶程序名為myblink.C，在編譯鏈接成功后生成的輸出文件名為myblink.out；程序空間的開始地址為0x1400h,程序執(zhí)行的入口地址為0x144Fh。利用hex500工具，生成文件名為myblink.hex的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，hex500命令后添加如下條件：

mybilink.out ；要轉(zhuǎn)換的.out文件

-a ;生成ASCII碼的形式

-e 0x144Fh ;程序空間中程序運(yùn)行的開始

地址

-boot ；轉(zhuǎn)換成自舉表的形式

-bootorg PARALLEL ;并行格式

-byte ;按字節(jié)分配地址

-memwidth 16 ;系統(tǒng)存儲器字寬度為16位

-romwidth 16 ;ROM物理寬度為16位

-swwsr 0x7FFFh ;SWWSR設(shè)置軟件等待周期

-bscr 0xF800h ;BSCR設(shè)置段開關(guān)控制寄存器值0xF800

-o myblink.hex ；輸出的二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件名

（2）生成的進(jìn)制數(shù)據(jù)文件myblink.hex的數(shù)據(jù)為：

0x10AA 0x7FFF 0xF800 0x0000 0x144F 0x00D1 0x0000 0x1400 …（用戶程序代碼）… 0x0000；

前8個數(shù)據(jù)解釋分別為：

0x10AAh：16位并行尋址格式；

0x7FFFh：SWWSR初始值為0x7FFFh，因為FLASH的運(yùn)行速度比DSP慢，等待7個周期；

0xF8000h:BSCR初始值為0xF800h;

0x0000h：自舉表程序入口的XPC=0；

0x144Fh:自舉表程序入口的地址=0x144Fh;

0x00D1h:自舉表程序的長度=0xD1h；

0x0000h：自舉表起始地址XPC=0;

0x1400h：自舉表的起始地址=0x1400h。

（3）編寫一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，把二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件myblink.hex轉(zhuǎn)換為數(shù)組頭文件myblink.h。在CCS環(huán)境下，F(xiàn)LASH的“燒寫”主程序包含此頭文件，編譯鏈接后通過仿真器下載到DSP中，運(yùn)行DSP，用戶程序就被“燒入”FLASH中了。

實際應(yīng)用是：在數(shù)據(jù)空間地址0xFFFFh（也就是FLASH的空間0xFFFFh）中“燒寫”數(shù)據(jù)0x9000h(FLASH中存放的自舉表起始地址)，在FLASH的地址0x9000h開始“燒入”用戶自舉表數(shù)據(jù)即myblink.h中的數(shù)組數(shù)據(jù)。

DSP 運(yùn)行情況是：依據(jù)第3節(jié)所述的引導(dǎo)裝載過程，經(jīng)過一系列的設(shè)置，使DSP尋址到數(shù)據(jù)空間地址0xFFFFh,得到自舉表的起始地址0x9000h,PC指針指向0x9000h,執(zhí)行自舉表的數(shù)據(jù)，根據(jù)自舉表寫入信息，把后面的程序裝載入程序空間起始地址0x1400h(XPC=0)（這時通過仿真器查看程序空間0x1400h開始的數(shù)據(jù)，與仿真器下載的myblink.out文件數(shù)據(jù)是一致的）。然后，DSP的PC指針指向程序入口地址0x144Fh (XPC=0)開始執(zhí)行用戶程序，從而完成了DSP利用FLASH實現(xiàn)16位并行引導(dǎo)裝載的過程。