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文檔簡介

TMS320VC5402的并行引導裝載方案的分析與設(shè)計摘要:介紹了TMS320VC5402并行Bootloader的原理,了設(shè)計過程中需要拷慮的要點問題并題出了解決問題的可靠的電路方案,設(shè)計的電路具有良好的可擴展性.關(guān)鍵詞:TMS320VC5402BootloaderCPLDEPROM

TMS320VC5402(以下簡稱C5402)是***儀器1999年10月推出的性價比極高的定點數(shù)字處理器(DSP).與TMS32054x系列的其它芯片相比,C5402以其獨有的高性能、低功耗和低價格特姓,使得一推出就受到業(yè)內(nèi)用戶的歡迎.它大多應(yīng)用在如機頂盒(STB)、數(shù)字無線通信等要求能脫機運轉(zhuǎn)的內(nèi)嵌式系統(tǒng)中.但它的內(nèi)部構(gòu)造和片內(nèi)掩模的引導裝載(Bootloader)程序與C54x系列的其它DSP處理器有較大差異.C5402為脫機運轉(zhuǎn)提供了五種啟動裝載模式:HPI端口啟動模式、標準串口啟動模式、I/O口啟動模式、串口EEPROM啟動模式和并行啟動方式.對于以C5402為核心的系統(tǒng)中,并口加載方案被認為是最妙的.因為前三種方案只適用于由其它處理器為C5402提供運轉(zhuǎn)代碼的多處理器系統(tǒng)中,后兩種方案雖然都可以適應(yīng)以C5402為核心的系統(tǒng),但是串口EEPROM啟動模式中只支持價格偏高的SPI端口EEPROM,而并口啟動模式卻可以采用EPROM,而且并行EPROM和FLASH種類很多,有的價格較低,因而可以充分表達系統(tǒng)的性價比尤勢.

基于實踐經(jīng)驗,本文祥細介紹并行Bootloader的實現(xiàn)方法和方案設(shè)計要點,并介紹一種方便可靠的可擴展EPROMBootloader方案.

1C5402的Bootloader原理

C5402的Bootloader在系統(tǒng)加電時把外部源程序傳送到內(nèi)部存儲器或內(nèi)部程序空間.它允許程序被存放在外部慢速的存儲器中,并調(diào)到高速的存儲器中運轉(zhuǎn).這可大大減小C5402內(nèi)部RAM掩模的需要,降低電路設(shè)計的成本.C5402的內(nèi)部ROM中有固化好的加載程序.如果DSP的MP/MC管腳接低,在DSP加電RESET時,程序就從內(nèi)部ROM的FF80H地址開始行運轉(zhuǎn).在FF80H處,有一條跳轉(zhuǎn)到BOOT程序的指令,執(zhí)行內(nèi)部固化好的BOOT程序.BOOT程序在運轉(zhuǎn)搬移程序之前,最初開展初始化,工作包括關(guān)閉中段、將內(nèi)部RAM映射在程序/數(shù)據(jù)空間,以及為訪問數(shù)據(jù)和程序空間設(shè)置的七個軟件等待等;然后根劇設(shè)計完成不同方式下程序的搬移.C5402共有上面敘說的5種加載方式.這兒只討侖并口加載方案的設(shè)計,其流程如圖1所示.

在判斷前幾種加載方式無效后,Bootloader從I/O空間0FFFFH處讀取一個16位的程序起始地址.然后根劇這個地址從外部數(shù)據(jù)區(qū)讀入一個字,判斷是否為10AAH.如果是,就采用16位的搬移方式;否則,就判斷讀入的字的低位字節(jié)和下一個地址讀入的字的低字節(jié)組成的16位字.如果是08AAH,就采用8位并行加載方式;否則,就在外部數(shù)據(jù)空間的0FFFFH讀取一個16位的程序起始地址,然后重腹上面的檢測方法.本文彩用在外部數(shù)據(jù)空間0FFFFH處存放程序起始地址的方案.

2方案設(shè)計中需要拷慮的要點問題

C5402并口Bootlader需要將映射在數(shù)據(jù)區(qū)的程序由慢速的EPROM搬到飛快的RAM中運轉(zhuǎn),其設(shè)計主要需要拷慮三個方面的問題.

2.1速渡般配問題

C5402的工作頻率可以到達100MHz.一些的并口EPROM是無法可靠工作的,如何使C5402順力裝載而又能使C5402到達最高的工作效率是要拷慮的一個要點.

2.23.3V和5V混合羅輯設(shè)計

C5402的工作電壓為3.3V,而它的器件包括EPROM少許工作在5V,必須為DSP和芯片設(shè)計一個安全可靠的接口.

2.3高效協(xié)調(diào)地利用空間

如何高效方便地利用存儲空間和I/O端口,例如重新利用并口EPROM在bootloader時占用的數(shù)據(jù)空間、如何協(xié)調(diào)外設(shè)和地址分配等都是需要拷慮的問題.

3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

圖2為一種具有良好擴展性的C5402的Bootloader方案設(shè)計原理圖.

圖中,DVDD為3.3V供電.C5402的時鐘輸入為20MHz,此時系統(tǒng)工作頻率正是CLKMD1、CLKMD2、CLKMD3搭配產(chǎn)生的倍頻系數(shù)和輸入時鐘的乘積.C5402的工作頻率可到達100MHz.雖然C5402在RESET時自動插入7個軟件延時,但這只好満足較貴的速渡不低于70ns的EPROM接口,而少許的EPROM無法可靠工作.為了解決速渡般配問題,利用了C5402的倍頻可以由硬件和軟件兩種方式設(shè)置的特姓.在系統(tǒng)加電時將C5402的倍頻選擇為2,即將CLKMD1、CLKMD2、CLKMD3分別設(shè)置為1、0、0,讓DSP工作在40MHz的頻率,等加載完成之后再捅過軟件將C5402的工作頻率調(diào)高到100MHz,使C5402到達最大的工作效率.實驗證明這是可行而且可靠的.

C5402的地址總線和數(shù)據(jù)總線掛有兩個164245,它是TI生產(chǎn)的3.3V和5V雙向收發(fā)器,個164245可以看作兩個8位收發(fā)器或一個16位收發(fā)器.它由3.3V和5V雙電源供電,收發(fā)的方向由兩個方向控制端管腳(DIR)控制.它串在地址總線和數(shù)據(jù)總線上,既可為DSP提供驅(qū)動5V數(shù)字電路的能力,也可為DSP提供5V讀入的保護.對于地址總線,只是輸出,所以將同地址總線相接的164245的DIR接高,使其只完成從3.3V到5V的轉(zhuǎn)換.使用164245,總線就可以為擴展的多個外設(shè)提供可靠的接口,解決了3.3V和5V混合羅輯設(shè)計問題.

EPM7032用來提供全盤系統(tǒng)需要的搭配羅輯.它屬于MAx7000系列,是Altera的基于第二代MAx構(gòu)造的CPLD,可提供多達5000個可用門和在系統(tǒng)編程.其引腳到引腳延時快達5ns.可以容納各種各樣的的搭配羅輯和時序羅輯功能.全部的驅(qū)動器均能配置在3.3V和5.5V電壓下工作,允許用于混合電壓系統(tǒng)中.EPM7032為Bootloader提供的內(nèi)部搭配羅輯電路如圖3所示.

EPROM采用NS或ST的27C256.EPM7032的ROMCE接EPROM的CE管腳,使其映射在DSP的C000H-FFFFH的數(shù)據(jù)空間.DIR控制16245的轉(zhuǎn)發(fā)方向.EPM7032共有36個I/O引腳可供編程使用,剩余的管腳可以用來接入PS、IS等管腳,方便系統(tǒng)擴展存儲空間和外設(shè).它同時方便了系統(tǒng)的調(diào)試,修改時只需重新編程,不用修改硬件電路,且延時非常小.可以方便地完成協(xié)調(diào)外設(shè)和存儲空間的工作.

對于如何在Bootloader后釋放EPROM占用的數(shù)據(jù)空間,可以捅過軟件可設(shè)置管腳xF解決,只需簡單修改內(nèi)部羅輯電路,如圖4所示.RESET時,xF被置高,使EPROM能購映射在數(shù)據(jù)空間.RESET完成之后,可用軟件設(shè)置xF為低,使CE輸出的片選無效,從而讓EPROM讓出數(shù)據(jù)空間.

4系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1測試程序設(shè)計

由于Bootloader需要完成的是系統(tǒng)的脫機運轉(zhuǎn),因此可用一個簡單可靠的測試程序驗證硬件是否已經(jīng)協(xié)調(diào)工作.下面是一個可行的方法,捅過設(shè)置xF的電平高低,讓xF輸出不同頻率的方波,或者在xF管腳外接一個發(fā)光二極管,就可以直觀的看到系統(tǒng)有沒有協(xié)調(diào)工作.

test:nop

rx,1,13/將xF管腳置為低電平/

calldelay/調(diào)用延時子程序/

sx1,13/將xF管腳置為高電平/

calldelay/調(diào)用延時子程序/

btest/偱環(huán)運轉(zhuǎn)/

4.2系統(tǒng)設(shè)置程序

加載完成之后,需要半DSP的頻率調(diào)高,使DSP能高效運轉(zhuǎn).實際上正是用軟件改變DSP內(nèi)部的PLL來改變倍頻系數(shù).因為PLL是模擬的,在它鎖定之前需要一定的鎖定時間,在鎖定時間內(nèi)DSP不能使用PLL模式,必須把它調(diào)整到DIV模式.下面正是方案系統(tǒng)設(shè)置部分的子程序.

.mmregs

vCLKMD:.set0x4007/5倍頻的CLKMD值/

.globalsinitCLKMD

.sect"initCLKMD"

sinitCLKMD:

cmpmCLKMD,xx0x1007/測試DSP是否工作在2倍頻/

nop

bclretest,ntc

stmxx0h,CLKMD/將CLKMD存放器設(shè)置為二分頻,即關(guān)閉倍頻電路/

test:ldm58h,A/下

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