ms320c6501dsp程序的c701dsp程序的c7r引導(dǎo)方法

ms320c6501dsp程序的c701dsp程序的c7r引導(dǎo)方法

0定字器和usb在一些脫機(jī)操作的pd系統(tǒng)上，用戶代碼必須在傳輸后自動(dòng)加載。DSP系統(tǒng)的程序引導(dǎo)裝載(bootload)是指在系統(tǒng)上電復(fù)位時(shí),DSP自動(dòng)將存儲(chǔ)在其外圍ROM或Flash存儲(chǔ)器中的一定字節(jié)的程序數(shù)據(jù)搬移到其內(nèi)部存儲(chǔ)器的過程,這樣既可以充分利用DSP的內(nèi)部存儲(chǔ)資源,又可以使用外部存儲(chǔ)器來(lái)處理DSP的ROM存儲(chǔ)資源,而且還可以靈活地對(duì)系統(tǒng)的代碼進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)。Flash是一種電可擦除可重寫的非易失性存儲(chǔ)器,由于它具有容量大、體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用,尤其是在DSP系統(tǒng)的開發(fā)中,Flash能夠直接在開發(fā)系統(tǒng)上實(shí)施擦除和在編程操作,增加了系統(tǒng)靈活性,所以得到普遍應(yīng)用。本文以TMS320C6701DSP芯片和Flash存儲(chǔ)器AM29F040B為例,介紹了TMS320C6701DSP系統(tǒng)的基于Flash程序自引導(dǎo)方法。1dsp引導(dǎo)過程系統(tǒng)上電后,RESET(復(fù)位)信號(hào)為低,芯片復(fù)位。在RESET信號(hào)的上升沿處,鎖存BOOTMODE[4∶0]信號(hào),借以決定DSP芯片的存儲(chǔ)器映射方式、地址為0處的存儲(chǔ)器類型及復(fù)位后芯片的自舉方式,復(fù)位結(jié)束后,芯片從地址0處開始執(zhí)行程序。DSP的BOOTMODE信號(hào)決定了DSP在復(fù)位期間做的工作。下面針對(duì)TMS320C6701DSP芯片介紹復(fù)位過程中芯片的自舉模式。該芯片可以設(shè)置為3種自舉模式,其加載過程描述如下:a)不加載(NoBoot)。CPU直接從地址0處開始執(zhí)行程序,地址0處的存儲(chǔ)器可以是DSP內(nèi)部存儲(chǔ)器或者是外部SDRAM或SBSRAM。如果使用的是外部SDRAM存儲(chǔ)器,CPU會(huì)先掛起,直到SDRAM初始化完成。這種方式適用于仿真器系統(tǒng)下的DSP自舉模式,在該模式下,DSP不能成為單獨(dú)的運(yùn)行系統(tǒng)。b)ROM加載。當(dāng)DSP芯片外部復(fù)位信號(hào)被釋放后,芯片仍處于復(fù)位保持狀態(tài);DSP芯片的DMA控制器自動(dòng)將位于外部ROM存儲(chǔ)空間中的64kB大小的程序搬移到程序存儲(chǔ)器的地址0處,復(fù)位完成后,CPU從地址0處開始執(zhí)行程序。此方式適用于8位、16位和32位ROM或Flash存儲(chǔ)器,用戶可以指定外部ROM存儲(chǔ)器的寬度,芯片的EMIF接口可以自動(dòng)地將相鄰的8位或16位數(shù)據(jù)合并成32位數(shù)據(jù),ROM中的程序必須以littleendian方式進(jìn)行存儲(chǔ)。c)主機(jī)引導(dǎo)(HPIBoot)。CPU停留在復(fù)位保持狀態(tài),其余硬件均保持正常工作狀態(tài),外部主機(jī)通過HPI接口初始化CPU的存儲(chǔ)空間。主機(jī)完成所有的初始化工作后,將主機(jī)口控制寄存器的DSPINT位置1,結(jié)束引導(dǎo)過程。CPU退出引導(dǎo)過程,開始從地址0處開始執(zhí)行指令。在主機(jī)引導(dǎo)過程中,主機(jī)可以通過HPI接口對(duì)DSP所有的存儲(chǔ)空間進(jìn)行訪問。從TMS320C6701DSP的上述3種引導(dǎo)程序中,可以看出DSP不管使用哪種引導(dǎo)方式,完成引導(dǎo)后都是從DSP的映射地址0處開始執(zhí)行指令。地址0處可以映射為內(nèi)部存儲(chǔ)器、SDRAM或SBSRAM存儲(chǔ)器。在該工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,使用的是MAP1存儲(chǔ)器映射方式,即DSP的內(nèi)部存儲(chǔ)器被映射到地址0處。2dsp開發(fā)環(huán)境本系統(tǒng)采用的是MiroLab公司的TORNADO-E67DSP開發(fā)板作為硬件設(shè)計(jì)平臺(tái),采用集成可視化開發(fā)環(huán)境CCS作為DSP的開發(fā)環(huán)境。TORNADO-E67DSP是一個(gè)典型的DSP開發(fā)系統(tǒng),該系統(tǒng)集成組件主要有:DSP(TMS320C6701)、SBSRAM、SDRAM、USB接口、RS-232接口、RS-422接口、JTAG接口等。2.1dma控制器TMS320C6701DSP是TI公司推出的新一代高性能浮點(diǎn)信號(hào)處理芯片,該芯片CPU采用VLIW(超長(zhǎng)指令字)結(jié)構(gòu),在每條256位指令字中規(guī)定了多條流水線、多處理單元的并行操作,通過并行處理能力獲得高性能;CPU內(nèi)核具有8個(gè)功能單元,其中2個(gè)乘法器,6個(gè)算術(shù)邏輯單元,共享32個(gè)通用寄存器,功能單元可以實(shí)現(xiàn)指令的并行操作;靈活的32位外部存儲(chǔ)器接口,可以方便、無(wú)粘合地與多種類型的存儲(chǔ)器件連接;DMA控制器支持4個(gè)獨(dú)立的可編程DMA通道和1個(gè)輔助通道;除了強(qiáng)大的硬件功能外,TMS320C6701芯片開發(fā)的軟件支持也是一大特色,配備高效C編譯器,可達(dá)到匯編效率的70%～80%,因此,絕大部分程序可以使用C語(yǔ)言來(lái)編寫,增加了程序的可移植性。系統(tǒng)中采用AMD公司容量為512kB的電可擦除和重新編程的Flash存儲(chǔ)芯片AM29F040B。該芯片的特點(diǎn)有:支持5V單電壓讀與寫操作;有極高的可靠性,可承受10萬(wàn)次擦寫;訪問速度為55ns～150ns;該芯片由8個(gè)獨(dú)立的64kB字節(jié)塊組成,片內(nèi)的狀態(tài)機(jī)編程和擦除器件、嵌入式字節(jié)編程與區(qū)段/芯片擦除功能是全自動(dòng)的。其工作方式有讀方式、待機(jī)方式、輸出禁止及算法選擇。該芯片與TMS320C6701DSP的信號(hào)接口如圖1所示。2.2系統(tǒng)的在線編程應(yīng)用對(duì)Flash存儲(chǔ)器的燒寫一般有兩種方法:一種是通過專門的編程器將程序轉(zhuǎn)換成存儲(chǔ)器識(shí)別的文件格式燒寫到Flash存儲(chǔ)器芯片中;另一種是在CCS集成開發(fā)環(huán)境中,DSP通過JTAG接口將程序?qū)懭氲紽lash存儲(chǔ)器芯片中保存。由于后一種方法靈活的在線可編程性,所以得到了廣泛應(yīng)用。在線編程過程中,需要注意的是AM29F040B芯片是8位的,而TMS320C6701DSP的CE1空間提供的是32位異步接口,因而為了使DSP能夠正確地尋址Flash存儲(chǔ)器,應(yīng)該在32位地址上左移2位。對(duì)Flash編程先要對(duì)其進(jìn)行擦除,然后寫入固定的命令字,再對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入。AM29F040BFlash存儲(chǔ)器擦除過程如下:向地址0x5555寫入0xaa;向地址0x2aaa寫入0x55;向地址0x5555寫入0x80;向地址0x5555寫入0xaa;向地址0x2aaa寫入0x55;向地址0x5555寫入0x10。寫數(shù)據(jù)的過程如下:向地址0x5555寫入0xaa;向地址0x2aaa寫入0x55;向地址0x5555寫入0xa0;向指定地址寫入相應(yīng)數(shù)據(jù)。3fpga應(yīng)用程序到相應(yīng)的usb環(huán)境在許多基于TMS320C6000DSP的應(yīng)用程序的開發(fā)中,DSP最終的應(yīng)用程序應(yīng)該脫離開發(fā)系統(tǒng)獨(dú)立工作,這就要使程序代碼和數(shù)據(jù)保存在ROM、Flash或其他非易失性存儲(chǔ)器中,以保證系統(tǒng)掉電后代碼仍在。但是這些存儲(chǔ)器的工作速度很慢,不能滿足DSP快速的處理速度,因此,就需要將ROM中的程序代碼裝載到DSP的內(nèi)部RAM中運(yùn)行,以匹配DSP的高處理速度。這就涉及到ROM程序自引導(dǎo)問題,這也是開發(fā)過程中的難點(diǎn)問題。針對(duì)工程應(yīng)用系統(tǒng)中使用的TMS320C6701DSP和AM29F040BFlash存儲(chǔ)器,闡述ROM引導(dǎo)DSP應(yīng)用程序到相應(yīng)的RAM存儲(chǔ)器的開發(fā)過程如下:a)在CCS開發(fā)環(huán)境中,針對(duì)調(diào)試的應(yīng)用程序,編寫相應(yīng)的命令文件(.cmd),通過編譯連接形成COFF格式的可執(zhí)行文件(.out),通過開發(fā)環(huán)境自帶的hex6x可執(zhí)行文件,對(duì)實(shí)現(xiàn)Flash內(nèi)存定位的命令文件進(jìn)行處理,將.out可執(zhí)行文件轉(zhuǎn)換成ROM存儲(chǔ)器識(shí)別的十六進(jìn)制(.hex)或二進(jìn)制文件(.bin),再將該文件燒寫到ROM(Flash)中存儲(chǔ)。b)系統(tǒng)上電后,TMS320C6701DSP的DMA控制器自動(dòng)將ROM存儲(chǔ)器中前64kB的程序數(shù)據(jù)拷貝到DSP的映射地址0處,其中64kB的程序中包含兩部分內(nèi)容:一是DSP開發(fā)的應(yīng)用程序;二是需要用戶自己編寫的將DSP的數(shù)據(jù)從ROM中搬移到DSP內(nèi)部相關(guān)的存儲(chǔ)器中的二次引導(dǎo)程序。c)ROM自引導(dǎo)完成后,通過自己編寫的vectors.asm中斷向量表文件,使程序跳到用戶編寫的二次引導(dǎo)程序中執(zhí)行二次引導(dǎo)程序,將DSP應(yīng)用程序開發(fā)過程中的數(shù)據(jù)搬移到指定的存儲(chǔ)空間執(zhí)行。d)執(zhí)行二次引導(dǎo)程序后,DSP通過vectors.asm中斷向量表文件跳到應(yīng)用程序入口處開始,從main()處執(zhí)行應(yīng)用程序。本系統(tǒng)在對(duì)ROM程序自引導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)過程中,存在幾個(gè)關(guān)鍵問題值得研究,包括在CCS開發(fā)環(huán)境中編譯連接時(shí)的命令文件的編寫,完成DSP可執(zhí)行文件(.out)格式轉(zhuǎn)換的命令文件編寫、用戶自己編寫的二次引導(dǎo)程序及中斷向量表程序的編寫等。3.1獲取程序的編碼與轉(zhuǎn)換在DSP應(yīng)用程序的開發(fā)過程中,除了處理編寫DSP的應(yīng)用程序外,在CCS集成開發(fā)環(huán)境中還需要編寫編譯連接時(shí)所需要的命令文件(.cmd)。該文件的作用是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序代碼和數(shù)據(jù)在DSP映射存儲(chǔ)空間中的定位。編寫正確的命令文件對(duì)DSP應(yīng)用程序的正確執(zhí)行起著至關(guān)重要的作用。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,使用的是TMS320C6701DSP的MAP1存儲(chǔ)器映射方式,在該映射方式下,所編寫的.cmd文件如下:在CCS開發(fā)環(huán)境中,對(duì)DSP應(yīng)用程序(包括DSP程序、命令文件和中斷矢量表文件)進(jìn)行編譯、連接,可得到COFF文件格式的可執(zhí)行文件(.out)。該文件不僅包含了程序代碼,而且還包含了文件頭、符號(hào)表、段地址等信息,因此不能直接燒寫到Flash存儲(chǔ)器中,CCS中自帶的hex6x格式轉(zhuǎn)換工具可以將.out文件直接轉(zhuǎn)換成.hex文件。編寫格式轉(zhuǎn)換的命令文件如下(對(duì)該命令文件,運(yùn)行hex6x可執(zhí)行文件將.out文件轉(zhuǎn)換成需要的十六進(jìn)制格式文件):其中,ADC2.out為待轉(zhuǎn)換的輸入文件,-m參數(shù)選項(xiàng)指定輸出格式為Motorala-Hex格式,-map指生成map文件,-memwidth指DSP系統(tǒng)存儲(chǔ)器字的寬度,-romwidth指定Flash存儲(chǔ)器的寬度,-orderl指輸出的文件是以littleendian格式存儲(chǔ)的。ROMS命令設(shè)置Flash存儲(chǔ)器的起始地址和存儲(chǔ)器的長(zhǎng)度;SECTIONS命令指明在格式轉(zhuǎn)換過程中選擇COFF文件中的哪些段。通過轉(zhuǎn)換生成Motorola格式的十六進(jìn)制文件ADC2.m0,再通過編程器將該十六進(jìn)制文件燒寫到AM29F040BFlash存儲(chǔ)器芯片中保存。3.2次引導(dǎo)程序的實(shí)現(xiàn)中斷向量表vectors.asm缺省保存在DSP芯片內(nèi)部RAM的0地址開始的0x200字節(jié)空間,上電或復(fù)位后,芯片自動(dòng)運(yùn)行復(fù)位中斷。因此,復(fù)位中斷向量設(shè)置為二次引導(dǎo)程序的入口地址(_boot),引導(dǎo)程序的主體在boot.asm文件中定義。中斷向量表的復(fù)位程序如下:二次引導(dǎo)的匯編程序主要完成將DSP程序的數(shù)據(jù)段從外部Flash存儲(chǔ)器搬移到內(nèi)部相應(yīng)的存儲(chǔ)器中的任務(wù)。本系統(tǒng)中,將二次引導(dǎo)程序保存在DSP內(nèi)部程序RAM的0x200地址開始的0x200字節(jié)空間,由于復(fù)位中斷向量