TMS320C641X 系列DSP引導方法研究

摘 要：在進行DSP 產品化設計時， Bo otLOAder 是一項關鍵技術。為了更好地解決數(shù)字信號處理器應用程序的加載問題， 以TI 公司641X 系列DSP 為例， 詳細論述了DSP 的兩種引導方法：ROM 引導和主機H PI 引導， 包括二次代碼編寫、存儲器空間分配、引導表生成和. hex 文件的燒寫。經某星載接收機系統(tǒng)實測驗證， 所述方法同時適用于BIOS 和NoBIOS 兩種系統(tǒng)， 具有可靠性高、可行性強的優(yōu)點。

　　0 引 言

　　近年來， 以數(shù)字信號處理器( DSP) 為基礎的通用信號處理模塊的研制受到人們的重視， 它的研制成功滿足了信號處理系統(tǒng)實時性和通用性的要求， 被廣泛應用于雷達、通信、電子測量和圖像等領域。進行DSP 開發(fā)， 最終的目標產品要脫離仿真器運行， 在上電后可自行啟動程序代碼， 這就需要一個能在斷電后保存程序的存儲器。對于C641X 系列的DSP， 內部沒有供用戶使用的非易失性存儲器， 只能將程序代碼存放在外部的非易失性存儲器中。因此， 通常需要在上電復位時， 將存儲在外部速度較慢的存儲器的程序代碼搬移到片內高速RAM 中， 這個過程被稱為Bo otLo ader 。因此， 在設計通用信號處理模塊前， 有必要研究DSP 的多種引導方式。

　　1 C641X BootLoader 方式和過程

　　C641X 有三種Boot 模式：不引導、ROM 引導和主機引導。第一種方式只能用于仿真運行; 第二種方式利用片內固化的Boo tLoader 程序通過EDMA 通道， 從EMIF 的CE1 空間拷貝1 KB 數(shù)據(jù)到地址0 處， 然后從地址0 處開始執(zhí)行。這種方式只需一片非易失性存儲器， 實現(xiàn)較為簡單; 第三種方式是在DSP 內核處于復位時， 由外部主機通過主機接口實現(xiàn)程序引導。這種方法雖然復雜度較前者高， 但也被廣泛應用于一些具有抗空間輻射效應的星載平臺中。

　　2 ROM BOOT 實現(xiàn)

　　前面提到這種方式是在DSP 上電復位后， 由片內固化的Bo otLo ader 代碼采用EDMA 方式從CE1 空間復制1 KB 代碼到地址0 處。但通常用戶程序都遠大于1 KB， 這就需要編寫二次Bo otLoader 代碼， 將用戶程序搬移到DSP 內部RAM 中。下面介紹具體實現(xiàn)過程。

　　2. 1 二次引導程序編寫

　　由于系統(tǒng)最初啟動時， C 語言環(huán)境還沒有初始化，所以二次引導程序一般用匯編語言編寫。主要完成EMIF 寄存器配置， 程序搬移， 最后跳轉到C 程序入口函數(shù)。其中， 程序搬移主要有兩種實現(xiàn)方式。一種方法無需Co py Table( 引導表) ， 而采用鏡像的方式將所有程序代碼看成是一個連續(xù)的數(shù)據(jù)段， 二次引導時將片外存儲器的內容鏡像到內部RAM 即可。這種方法雖然實現(xiàn)簡單， 但存在占用空間資源大， 引導效率低的問題。

　　第二種方法是利用引導表實現(xiàn)。這種方法生成的引導文件是各段連續(xù)存放的， 因而引導效率較前一種方法高。關于引導表的格式和生成參見2. 4 節(jié); 兩種方法的二次裝載匯編程序可參見CCS 燒寫工具FLASHBurn 提供的示例工程， 這里不再詳述。

　　2. 2 存儲空間分配

　　程序存儲空間可分為LOAD 空間和RUN 空間。

　　前者保存程序代碼， 物理介質一般為片外FLASH 或E2 PROM; 后者是程序代碼實際運行的空間， 物理介質一般是內部RAM。通常， 經常訪問的程序和初始化變量的LOAD 空間放在FLASH 中， 而RU N 空間則放在內部RAM 中; 對于只在初始化時使用的段， 其LOAD和RU N 空間都放在FLASH 中; 而對于非初始化變量， 其LOAD 和RU N 空間都安排在內部RAM 中。當然， 如果存儲空間充足時， 也可統(tǒng)一將LOAD 空間放在FLASH 中， 而把RUN 空間放在內部RAM 中。根據(jù)上述內容， 可以將C64X 存儲區(qū)作表1 所示的安排。

表1 存儲區(qū)分配。

　　其中， VECS 用于存放中斷向量表， BOOT 存放二次引導程序。

　　2. 3 cmd 文件

　　cmd 文件的作用是實現(xiàn)前兩節(jié)所述的二次裝載代碼、中斷向量表等的存儲空間分配， 其主要包含內存的劃分以及各程序代碼段的load 地址和run 地址的分配。常見的cmd 文件如下所示:

}

　　其中， vecto rs 是包含中斷向量表的段; BootLoad是包含二次裝載代碼的段。

　　2. 4 引導表的生成

　　引導表的常用格式如下:

　　段1 的大小

　　段1 的目的地址

　　段1 的內容

　　段2 的大小

　　……

　　0;

　　0;

　　0;

　　一種方便的生成引導表的方法是， 當工程文件編譯生成. out 文件后， 用CCS 自帶的hex6x 可執(zhí)行程序將其轉化為用于程序引導的. hex 文件。這種方法需要編寫一個轉換命令文件作為hex6x 命令的輸入?yún)?shù)，具體如下:

　　其中l(wèi)en 的大小可以查看map 文件， 只要大于程序和數(shù)據(jù)的實際長度即可。

　　2. 5 文件燒寫

　　將. hex 文件燒入ROOM 或FLASH 中的方法有以下幾種 :

　　( 1) 使用通用燒寫器寫入。

　　( 2) 使用CCS 自帶的燒寫工具FlashBur n。

　　( 3) 用戶自己編寫燒寫FLASH 的程序。

　　其中， 使用通用燒寫器需要文件格式轉換且要求燒入的器件是可插拔的; 而第三種方法又需要自己編寫代碼， 費時費力; 常用的是第二種方法， 這種方法只需稍加改動， 就可以運用于不同的目標系統(tǒng)中。這是因為這種方法需要首先下載FlashBurn 提供的工程FBT C 的. out文件到目標系統(tǒng)中。這個工程的代碼包含了系統(tǒng)中使用的存儲器的燒寫命令字， 而對于不同的存儲器，該命令字是有差別的。這里要做的就是將工程的控制字宏定義改為自己目標系統(tǒng)芯片的控制字， 重新編譯鏈接， 然后在FlashBurn 中選定新生成的FBTC. o ut 文件和待燒入的. hex 文件， 就可完成文件燒寫。

　　3 外部主機HPI 引導實現(xiàn)

　　選擇這種引導方式時， 外部主機在DSP 內核處于復位狀態(tài)， 但芯片其他部分已經脫離復位狀態(tài)時， 通過HPI 接口訪問DSP 的全部存儲空間和外設寄存器。當主機完成代碼裝載和初始化后， 置HPIC 寄存器中的DSPNIT 位為1 使內核脫離復位狀態(tài)， 然后從0 地址處開始運行， 具體流程如圖1 所示。

圖1 H PI 引導流程圖。

　　這種方式也需要如ROM BOOT 方式一樣生成. hex 文件， 生成方法和上述大致相同， 只是由于有了外部主機的參與， 可以將程序代碼一次性裝載到片內RAM 中， 沒有1 KB 的限制， 因而無需二次啟動代碼， 只需在0地址處添加跳轉指令， 使得DSP內核復位后能從入口函數(shù)_c_int00 處開始執(zhí)行即可。

　　4 .結語

　　本文詳細論述了TMS320C641X 系列DSP 上電自啟動的兩種方法， 并通過某星載通信接收機系統(tǒng)的驗證， 方法簡單可行。該方*述時雖然是基于非DSP/BIOS 框架， 經驗證也同樣適用于DSP/ BIOS 系統(tǒng)中。