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隨著(zhù)近年來(lái)數字信號處理器(DSP)技術(shù)的迅猛發(fā)展，其越來(lái)越廣泛地應用于國民經(jīng)濟的各個(gè)領(lǐng)域中。其中，TI公司推出的TMS320C6000系列DSP器件更是在許多需要進(jìn)行大量數字信號處理運算并兼顧高實(shí)時(shí)性要求的場(chǎng)合得以應用。TMS320C6000系列DSP的系統設計過(guò)程中，DSP器件的啟動(dòng)加載設計是較難解決的問(wèn)題之一。 C6000系列DSP的啟動(dòng)加載方式包括不加載、主機加載和EMIF加載3種。 3種加載方式的比較：不加載方式僅限于存儲器0地址不是必須映射到RAM空間的器件，否則在RAM空間初始化之前CPU會(huì )讀取無(wú)效的代碼而導致錯誤；主機加載方式則要求必須有一外部主機控制DSP的初始化，這將增加系統的成本和復雜度，在很多實(shí)際場(chǎng)合是難以實(shí)現的；EMIF加載方式的DSP與外部ROM／Flash接口較為自由，但片上Bootloader工具自動(dòng)搬移的代碼量有限(1 KB／64 KB)。本文主要討論常用的EMIF加載方式。 1 EMIF加載分析 實(shí)際應用中，通常采用的是EMIF加載方式，把代碼和數據表存放在外部的非易失性存儲器里(常采用Flash器件)。 下面以TMS320C6000系列中最新的浮點(diǎn)CPU——TMS320C6713(簡(jiǎn)稱(chēng)“C6713”)為例，詳細分析其EMIF加載的軟硬件實(shí)現。 硬件方面，其與16位寬度的Flash器件的接口如圖1所示。 對于不同的DSP器件，加載方式的配置引腳稍有不同。C6713的配置引腳及其定義如表1所列。 應用程序的大小決定了片上的Bootloadet工具是否足夠把所有的代碼都搬移到內部RAM里。對于C6713，片上的Bootloader工具只能將1 KB的代碼搬入內部RAM。通常情況下，用戶(hù)應用程序的大小都會(huì )超過(guò)這個(gè)限制。所以，需要在外部Flash的前1 KB范圍內預先存放一小段程序，待片上Bootloader工具把此段代碼搬移入內部并開(kāi)始執行后，由這段代碼實(shí)現將Flash中剩余的用戶(hù)應用程序搬移入內部RAM中。此段代碼可以被稱(chēng)作一個(gè)簡(jiǎn)單的二級Bootloader。 圖2所示為使用二級Bootloader時(shí)的CPU運行流程。 使用二級Bootloader需要考慮以下幾個(gè)事項： ◇需要燒寫(xiě)的COFF(公共目標文件格式)段的選擇； ◇編寫(xiě)二級Bootloader； ◇將選擇的COFF段燒入Flash。 一個(gè)COFF段就是占據一段連續存儲空間的程序或數據塊。COFF段分為3種類(lèi)型：代碼段、初始化數據段和未初始化數據段。 對于EMIF加載方式，需要加載的鏡像由代碼段(如．vectors和．text等)和初始化數據段(如．cinit，．const，．switch，．data等)構成。另外，可以單獨定義一個(gè)．boot-load段存放二級Bootloader。此段也需要寫(xiě)入Flash。 所有未初始化的數據段(如．bss等)都不需要燒入到Flash中。 2 二級Bootloader的編寫(xiě) 由于執行二級Bootloader時(shí)C的運行環(huán)境還未建立起來(lái)，所以必須用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。二級Bootloader可參照其他類(lèi)似文獻及TI相關(guān)文檔。此處不再贅述。 CCS中用戶(hù)工程編譯鏈接后產(chǎn)生的．map文件包含了存儲器的詳細分配信息。一個(gè)典型的map文件中包含的存儲器分配信息如表2所列。 與cmd文件不同，map文件不僅包含了各段存儲在哪一段內存空間的信息，從map文件中還可以具體知道每個(gè)內存區間中有多少被實(shí)際使用(燒寫(xiě)Flash時(shí)會(huì )用到這個(gè)參數)。內存區間中未被使用部分是不需要寫(xiě)入Flash內容的，實(shí)際被使用的部分才是真正需要寫(xiě)人到Flash中的內容。 3 Flash的燒寫(xiě) 把代碼等寫(xiě)入Flash的辦法大體上可分為以下幾種： ① 使用通用燒寫(xiě)器寫(xiě)入。 ② 使用CCS中自帶的FlashBurn工具。 ③ 用戶(hù)自己編寫(xiě)燒寫(xiě)Flash的程序，由DSP將內存映像寫(xiě)入Flash。 其中，使用通用燒寫(xiě)器燒寫(xiě)需要將內存映像轉換為二進(jìn)制或十六進(jìn)制格式的文件，而且要求Flash器件是可插拔封裝的。這將導致器件的體積較大，給用戶(hù)的設計帶來(lái)不便。 使用TI公司提供的FlashBurn工具的好處在于使用較為直觀(guān)。FlashBurn工具提供的圖形界面可以方便地對Flash執行擦除、編程和查看內容等操作。但這種力法的缺點(diǎn)也不少：首先，FlashBurn工具運行時(shí)需要下載一個(gè)．out鏡像(FBTC，FlashBurn Target Component)到DSP系統中，然后由上位PC機通過(guò)仿真器發(fā)送消息(指令和數據)給下位DSP，具體對Flash的操作由FBTC執行。然而，這個(gè)FBTC一般是針對TI公司提供的DSP專(zhuān)門(mén)編寫(xiě)的，與板上使用的Flash的接口寬度(默認是8位)、操作關(guān)鍵字(因生產(chǎn)廠(chǎng)商不同而各異)都有關(guān)，所以，對用戶(hù)自己制作的硬件不一定適合。例如：如果用戶(hù)自己的電路板上使用的是與DSK同品牌的Flash芯片，接口為16位數據寬度，那么，使用FlashBur’n工具燒寫(xiě)將最多只有一半的Flash容量能夠被使用，要想正確實(shí)現]EMIF加載就必須選擇8位加載方式。這就造成了Flash存儲器資源的浪費，同時(shí)限制了用戶(hù)開(kāi)發(fā)的靈活性。 雖然TI公司提供了FBTC的源代碼供有需要的用戶(hù)修改，但這樣用戶(hù)需要去了解FBTC的運行機制及其與上位機的通信協(xié)議，并對Flash燒寫(xiě)函數進(jìn)行修改。用戶(hù)可能需要修改的幾個(gè)地方如下：對Flash編程的關(guān)鍵字和地址，BurnFlash函數中的數據指針和EMIF口的配置(針對1.0版本FBTC)。這就給用戶(hù)開(kāi)發(fā)帶來(lái)了不便。把開(kāi)發(fā)時(shí)間浪費在了解一個(gè)并不算簡(jiǎn)單的Flash燒寫(xiě)工具上并不是一個(gè)好的選擇。 其次，FlashBurn工具不能識別．out文件，只接受..ex的十六進(jìn)制文件，因此，需要將.out文件轉換為．hex文件。這個(gè)轉換的工具就是TI公司提供的Hex6x.exe工具。轉換過(guò)程的同時(shí)，需要一個(gè)cmd文件(即圖3中的Hex.cmd)指定作為輸入的.out文件，輸出的.hex文件的格式，板上Flash芯片的類(lèi)型和大小，需要寫(xiě)入Flash中的COFF段名等。 使用用戶(hù)自己編寫(xiě)的燒寫(xiě)Flash的程序較為靈活，避免了文件格式轉換的繁瑣。不過(guò)，此方法要求用戶(hù)對自己使用的Flash芯片較為熟悉。 通常采用的Flash燒寫(xiě)程序是單獨建立一個(gè)工程的辦法：先把用戶(hù)應用程序(包含二級Bootloader)編譯生成的.out文件裝載到目標DSP系統的RAM中，再把燒寫(xiě)Flash的工程編譯生成的.out文件裝載到目標DSP系統RAM的另一地址范圍，執行Flash燒寫(xiě)程序，完成對Flash的燒寫(xiě)。這個(gè)辦法要注意避免兩次裝載可能產(chǎn)生的地址覆蓋，防止第2次裝載修改了應該寫(xiě)入Flash的第1次裝載的內容。 實(shí)際上，可以將Flash燒寫(xiě)程序嵌入到用戶(hù)主程序代碼中去，比單獨建立一個(gè)燒寫(xiě)Flash的工程更為方便。Flash芯片的燒寫(xiě)程序段如下： ChipErase函數和ProgramFlashArray函數的編寫(xiě)可參照用戶(hù)使用的Flash芯片的Datasheet以及參考文獻。 ProgramFlashArray函數的第1個(gè)參數是源地址指針(指向內部Ram)，第2個(gè)參數是目標地址指針(指向外部Flash)，第3個(gè)參數是要寫(xiě)入的數據長(cháng)度(單位為字)。 編寫(xiě)Flash燒寫(xiě)函數時(shí)有3點(diǎn)需要注意： ① 指向Flash地址的指針。由于C6713的低兩位地址用于譯碼作字節選擇，地址總線(xiàn)的最低位是EA2，所以，邏輯地址需要適當的移位才能正確地指向日標。 對8位存儲器而言，應該左移2位；對16位存儲器而言，應該左移1位；對于32位存儲器，則不需要移位。例如要從(往)Flash的0x00000003地址讀(寫(xiě))一個(gè)字，其邏輯地址應該是0x90000000+(0x0003＜＜1)，而非0x90000003。 ② map文件中各內存區間被實(shí)際占用的尺寸大小是以字節為單位的，而ProgramFlashArray函數寫(xiě)入Flash的數據單位為字，所以需要將map文件中得到的尺寸大小的一半作為ProgramFlashArray函數的參數。 ③ 燒寫(xiě)函數中使用了flash_burned常量作為判斷是否需要對Flash操作的依據，且將其初始化為1。這是為了避免Flash加載之后會(huì )執行對Flash的操作。此變量應在燒寫(xiě)Flash時(shí)手動(dòng)修改為0。 在仿真加載方式下，可以在CCS里的watchwindow窗口手動(dòng)修改flash_burned常量為0，強迫CPU進(jìn)入對Flash編程的程序段。實(shí)驗證明，在仿真加載方式下手動(dòng)修改flash_burned并不影響寫(xiě)入到Flash中的flash_burn-ed的值(仍為1)，所以，寫(xiě)入Flash的flash_burned的值仍然是1。在系統Flash加載之后，CPU就會(huì )跳過(guò)此段代碼，實(shí)現正確運行。 4 結 論 本Flash加載方案以C6713為例，稍加修改即可適用于TMS320C6000系列的其他DSP器件。經(jīng)過(guò)在研制的伺服測試平臺中的應用，證明本方法切實(shí)可行且易于實(shí)現，避免了目標文件格式的轉換，比通常采用的FlashBurn工具使用起來(lái)更靈活方便，用戶(hù)可以通過(guò)簡(jiǎn)單修改Flash燒寫(xiě)函數使之適應自己的硬件情況。對于Flash器件接口與TI的DSP不一致的情況，本方案是一個(gè)很好的選擇。 |
