TMS320C5410燒寫Flash實(shí)現(xiàn)并行自舉引導(dǎo)
關(guān)鍵詞：Am29LV200B Flash DSP 并行自舉引導(dǎo) 自舉表
Flash是一種可在線進(jìn)行電擦寫，掉電后信息不丟失的存儲(chǔ)器。它具有低功耗、大容量、擦寫速度快等特點(diǎn)，并且內(nèi)部嵌入算法完成對(duì)芯片的操作，因而在數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文通過(guò)一個(gè)完整的實(shí)例，介紹Am29LV200B Flash存儲(chǔ)器的燒寫方法，實(shí)現(xiàn)TMS320C5410（以下簡(jiǎn)稱C5410）上電后用戶程序的并行自舉引導(dǎo)。
1 Am29LV200B Flash存儲(chǔ)器
1.1 Flash存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介
Am29LV200B是AMD公司生產(chǎn)的Flash存儲(chǔ)器，其主要特點(diǎn)有：3 V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(chǔ)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、擦除操作由內(nèi)部嵌入的算法實(shí)現(xiàn)，并且可以通過(guò)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(duì)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(chǔ)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(yè)進(jìn)行訪問(wèn)，上電加載程序時(shí)使用Flash ROM的第3頁(yè)。
1.2 Flash存儲(chǔ)器的操作命令
向Flash存儲(chǔ)器的特定寄存器寫入地址和數(shù)據(jù)命令，就可對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程，但要按一定的順序操作，否則就會(huì)導(dǎo)致Flash存儲(chǔ)器復(fù)位。由于編程指令不能使"0"寫為"1"，只能使"1"變?yōu)?0"，而擦除命令可使"0"變?yōu)?1"，所以正確順序是先擦除，后編程。下面就介紹幾個(gè)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。
?、?編程命令。該命令向Flash的指定地址中寫入數(shù)據(jù)，需要四個(gè)總線周期，前兩個(gè)是解鎖周期，第三個(gè)是建立編程命令，最后一個(gè)周期完成向編程地址中寫入編程數(shù)據(jù)，如表1所列。
表1 編程命令
| 周期 | 1(解鎖) | 2（解鎖） | 3(建立） | 4（編程） |
| 地址 | 0x555 | 0x2AA | 0x555 | pa(編程地址) |
| 數(shù)據(jù) | 0xAA | 0x55 | 0xA0 | pa(編程數(shù)據(jù)) |
由于向每個(gè)編程地址寫入數(shù)據(jù)都需要四個(gè)周期，所以在循環(huán)寫Flash時(shí)使用宏比較簡(jiǎn)單。Flash ROM的首地址為0x8000，故偏移地址0x555對(duì)應(yīng)物理地址就為0x8555。編程程序如下：
_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的編程地址中
RPT #12
NOP
POPM AR1
.endm
_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,#055H ; 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
；寄存器的地址中
RPT #12
NOP
_JUDGE par, pdr ;檢測(cè)編程是否正確，見(jiàn)Flash
；的操作檢測(cè)
.endm
_WRITECOMMAND是實(shí)現(xiàn)一個(gè)周期編程的寫命令宏，而_WRITEFlash是完成對(duì)指定地址編程的四個(gè)完整周期。
表2 擦除命令
| 周期 | 1(解鎖) | 2（解鎖） | 3(建立） | 4（解鎖） | 5(解鎖） | 6（片擦除） | 6（扇區(qū)擦除） |
| 地址 | 0x555 | 0x2AA | 0x555 | 0x555 | 0x2AA | 0x555 | SA(扇區(qū)地址) |
| 數(shù)據(jù) | 0xAA | 0x55 | 0x80 | 0xAA | 0x55 | 0x10 | 0x30 |
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(gè)總線周期，前兩個(gè)解鎖周期，第三個(gè)建立周期，四、五兩個(gè)解鎖周期，最后是片擦除或扇區(qū)擦除周期，如表2所列。一旦執(zhí)行編程或擦除命令后，就啟動(dòng)Flash的內(nèi)部編程或擦除算法，自動(dòng)完成編程或擦除操作。擦除程序如下：
_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(cè)是擦除結(jié)束，見(jiàn)Flash的
；操作檢測(cè)
.endm
?、?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)。
?、?復(fù)位命令。它使存儲(chǔ)器復(fù)位，進(jìn)入讀數(shù)據(jù)狀態(tài)，向任何一個(gè)地址寫入數(shù)據(jù)0xF0就能使Flash存儲(chǔ)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(cuò)誤時(shí)也要復(fù)位。復(fù)位程序如下：
_RESETFlash .macro
_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(cè)
Flash內(nèi)部的編程或擦除算法可自動(dòng)完成編程或擦除操作，但我們必須了解其內(nèi)部的操作檢測(cè)機(jī)制，以便知道操作是否完成或正確。常用檢測(cè)的狀態(tài)位有：跳變位（DQ6）、超時(shí)標(biāo)志位（DQ5）、數(shù)據(jù)查詢位（DQ7）和Ready/Busy引腳（RY/）。檢測(cè)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(guò)程中，RY/引腳一直為"0"，操作完成后變?yōu)?1"。 第二種是檢測(cè)跳變位DQ6，在編程或擦除時(shí)對(duì)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(guò)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(shí)輸出才變?yōu)閷懭朐撐坏臄?shù)據(jù)；DQ5的狀態(tài)為"1"時(shí)表示操作超時(shí)，此時(shí)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(cè)程序如下：
_JUDGE .macro par,pdr;檢測(cè)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)
AND #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?,ntc
;DQ5=1表示操作超時(shí)
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
_JUDGEERRO?
_RESETFlash ;復(fù)位Flash
_JUDGESUCCESS?
POPM AR1
.endm
2 C5410 的自舉引導(dǎo)
脫離仿真器獨(dú)立運(yùn)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(chǔ)器中運(yùn)行，這種運(yùn)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(chǔ)器引導(dǎo)到高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中運(yùn)行，此方法最常用，可以較低的成本實(shí)現(xiàn)高速的運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程就必須運(yùn)用DSP自舉引導(dǎo)功能。
?。?）自舉引導(dǎo)
C5410上電復(fù)位后，首先檢查MP/MC狀態(tài)：如果為高電平，說(shuō)明DSP處于微處理器工作方式，即從外部程序存儲(chǔ)器0FF80H地址開始執(zhí)行用戶程序；若為低電平，說(shuō)明DSP被設(shè)置為微計(jì)算機(jī)工作方式，從片內(nèi)ROM的0FF80H地址開始執(zhí)行程序。0FF80H地址存放的是中斷向量表，它實(shí)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中的一段程序代碼，其功能是將用戶程序從外部加載至片內(nèi)RAM或擴(kuò)展的RAM中，使其高速運(yùn)行。在搬運(yùn)程序之前，Bootloader首先完成初始化工作：使中斷無(wú)效，內(nèi)部RAM映射到程序/數(shù)據(jù)區(qū)（OVLY=1），對(duì)程序和數(shù)據(jù)區(qū)均設(shè)置7個(gè)等待狀態(tài)等。C5410有以下幾種自舉引導(dǎo)方式：主機(jī)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。
?。?）并行自舉引導(dǎo)
這種方式是比較常用的一種，外部存儲(chǔ)器的字寬為8位或16位。在自舉引導(dǎo)時(shí)，通過(guò)外部并行接口總線將這些代碼從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間傳送到程序存儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)，也要在0FFFFH燒入自舉表的首地址。引導(dǎo)流程如圖2所示。
（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(zhǎng)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(dòng)生成；也可以手動(dòng)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(dòng)建立自舉表。
3 C5410 燒寫Flash和并行自舉引導(dǎo)
下面通過(guò)一個(gè)Flash燒寫實(shí)例，介紹怎樣將用戶程序燒寫進(jìn)Flash，以及怎樣手動(dòng)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(dú)立運(yùn)行。被燒寫和燒寫程序如下：
.title "FLASH"
.mmregs
SWCR .set 002BH
TEMP .set 0060H
.data
.sect ".BOOT"
.label BOOTTABLE ; 自舉表開始
.word 10AAH ; 16位自舉標(biāo)記
.word 7FFFH ; 7個(gè)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(zhǎng)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)地址),MP/MC=0,OVLY=1,AVIS=0,DROM=1, CLKOFF=1
LOOPF:RSBX XF ;XF置低
CALL DELAY ;延時(shí)
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(gè)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(dòng)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(yùn)行就可以完成對(duì)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(yùn)到片內(nèi)RAM的程序，具體如下：
00F8H: BOOTTABLE ; 自舉表開始
0100H: LOADSTART ;中斷向量表首地址
0100H: RESET :BD MAIN_START
... ;中斷向量表的內(nèi)容
0178H: RESERVED
0200H: MAIN_START
... ;主程序
0216H: LOADEND
被燒寫的程序只需一個(gè)段，根據(jù)以上信息就可以完成自舉表的內(nèi)容，如表3所列。
表1 自舉表
| 數(shù)據(jù)區(qū)地址 | 內(nèi) 容 | 含 義 |
| 8000H | 10AA | 16位自舉標(biāo)記 |
| 8001H | 7FFF | SWWSR |
| 8002H | F000 | BSCR |
| 8003H | 0000 | 程序入口XPC |
| 8004H | 0200 | 程序入口地址 |
| 8005H | 0123 | 程序段長(zhǎng)度 |
| 8006H | 0000 | 存放目標(biāo)XPC |
| 8007H | 0100 | 存放目標(biāo)地址 |
| 8008H | F273 | 程序代碼1 |
| 8009H | 0200 | 程序代碼2 |
| …… | …… | …… |
| 811DH | FC00 | 程序代碼 |
| 811EH | 0000 | 結(jié)束 |
| …… | …… | …… |
| FFFFH | 8000 | 自舉表存放首地址 |
整個(gè)并行自舉引導(dǎo)過(guò)程為：C5410上電復(fù)位后，判斷MP/MC=0 處于微計(jì)算機(jī)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(zhǎng)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到811EH的程序搬運(yùn)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(guò)程。
結(jié) 語(yǔ)
把程序燒寫入Flash后，復(fù)位C5410，使其處于微計(jì)算機(jī)工作方式；使用示波器測(cè)試XF引腳，觀察程序運(yùn)行正確與否。通過(guò)上述方法可完成C5410對(duì)Am29LV200B Flash 的燒寫，很好地實(shí)現(xiàn)了C5410上電后的用戶程序自舉引導(dǎo)功能。
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