基于閃存TMS320VC5409DSP并行引導(dǎo)裝載方法

TMS320VC5409是TI公司推出的新一代的高性能、低價位、低功耗數(shù)字信號處理器(DSP)。與現(xiàn)在流行的TMS320C5409相比，性能提高了60%，功耗效率提高了50%。它的應(yīng)用對象大多是要求能脫機(jī)運(yùn)行的內(nèi)嵌式系統(tǒng)，如機(jī)頂盒(STB)、個人數(shù)字助理(PDA)和數(shù)字無線通信等。閃爍存儲器(FLASH MEMORY)是可以在線電擦寫、掉電后信息不丟失的存儲器。FLASH與EPROM相比，具有更高的性能價格比，而且體積小、功耗低、擦寫速度快、使用比較方便。因此，采用FLASH存儲程序和固定數(shù)據(jù)是一種比較好的選擇。AMD公司的Am29LV400B FLASH可以直接與DSP相接。

1 Am29LV400B的主要特點(diǎn)及編程方法

Am29LV400B是AMD公司新推出的256K×16位產(chǎn)品，具有以下主要特點(diǎn)：

(1)支持單電源操作，可分為滿負(fù)荷電壓供電(2.7V~3.6V)和電壓范圍可調(diào)節(jié)(3.0V~3.6V)供電兩種方式。滿幅度電壓供電方式主要用于電池供電的應(yīng)用中，而電壓范圍可調(diào)節(jié)供電方式直接與3.3V的高性能DSP接口，簡化了系統(tǒng)的電源要求。

(2)最快的存取速度高達(dá)55ns，CMOS工藝,具有100000次寫入/擦寫壽命。

(3)低功耗(200nA的自動休眠電流，200nA的待命電流，7mA的讀電流，15mA的編程/擦除電流)。

(4)靈活的塊結(jié)構(gòu)支持整片擦除、塊擦除。整片分為11個塊(1塊8K字、2塊4K字、1塊16K字、7塊32K字)。

(5)塊保護(hù)功能，具有防止對任何區(qū)段進(jìn)行編程或擦除的硬件保護(hù)機(jī)制。

(6)與JEDEC標(biāo)準(zhǔn)兼容，引腳分布和命令集與單電源FLASH相兼容，具有優(yōu)越的防止意外編程的保護(hù)功能。

(7)數(shù)據(jù)查詢位和數(shù)據(jù)切換位，可以通過軟件方法檢測編程/擦除操作的狀態(tài)。

(8)Ready/Busy#管腳，可以通過硬件方法檢測編程/擦除操作的狀態(tài)。

(9)具有擦除暫停/擦除恢復(fù)功能。在暫停擦除操作過程中，支持讀寫不處于擦除狀態(tài)的塊。

(10)內(nèi)嵌的擦除/編程算法能自動對整個芯片或某幾個塊進(jìn)行擦除編程操作。

Am29LV400B編程和擦除算法的命令定義如表1所示。

表1　Am29LV400B命令定義

表中，RA為要讀的存儲器地址；RD為從存儲器地址RA處讀出的數(shù)據(jù)；SA為要擦除的段地址；PA為要寫入數(shù)據(jù)的存儲器地址；PD為要在地址PA處寫入的數(shù)據(jù)。根據(jù)表中的命令定義可編制FLASH的"燒寫"和"擦除"程序(用C語言和匯編語言混合編程實(shí)現(xiàn))。根據(jù)需要，我們編制了 "燒寫"單字和"燒寫"多字的程序。

2 硬件電路組成

DSP存儲區(qū)硬件接口電路如圖1所示。主要由5部分組成：DSP處理器-TMS320VC5409、系統(tǒng)邏輯控制電路(采用CPLD-EPM7128實(shí)現(xiàn))、閃存FLASH-Am29LV400B (256K字的FLASH用來存儲應(yīng)用程序和初始化數(shù)據(jù))、程序存儲器SRAM1-IDT71V416S12PH(容量為256K字)、數(shù)據(jù)存儲器SRAM2-IDT71V016S12PH(容量為64K字)。邏輯控制電路主要由3個模塊組成：FLASH頁選控制模塊、讀/寫控制模塊、程序空間/數(shù)據(jù)空間/FLASH切換控制模塊。圖中，CPLD的輸出FMSEL為FLASH的片選腳；PMSEL為程序空間的片選腳；DMSEL為數(shù)據(jù)空間的片選腳。

FLASH分為8頁，每頁32K，通過CPLD中的FLASH頁選控制模塊(Page0~Page2)實(shí)現(xiàn)FLASH翻頁功能。為實(shí)現(xiàn)FLASH引導(dǎo)裝載，F(xiàn)LASH物理空間的前32K映射到TMS320VC5409的數(shù)據(jù)空間0x8000h~0xFFFFh上，即TMS320VC5409的數(shù)據(jù)空間0x8000h~0xFFFFh為FLASH的前32K空間。為了重點(diǎn)說明FLASH的引導(dǎo)裝載過程，本文只談及DSP片內(nèi)程序存儲空間以及FLASH前32K字的使用情況。

3 TMS320VC5409 DSP的引導(dǎo)裝載方式

TMS320VC5409芯片具有兩種引導(dǎo)方式：片內(nèi)引導(dǎo)方式和片外執(zhí)行方式。片內(nèi)引導(dǎo)方式就是利用片內(nèi)ROM中的引導(dǎo)程序?qū)⒊绦驈耐獠考虞d到程序存儲器中運(yùn)行。由于FLASH的速度較低，難以與DSP相匹配，因此?本文采用片內(nèi)引導(dǎo)方式。

TMS320VC5409片內(nèi)掩模ROM中固化的引導(dǎo)裝載(Bootloader)程序用于在上電復(fù)位時把用戶程序從外部引導(dǎo)到高速RAM中，以保證其全速運(yùn)行。TMS320VC5409提供的片內(nèi)引導(dǎo)方法有：主機(jī)口HPI方法、8位或16位并行EPROM方法、8位或16位并行I/O方法和8位或16位串行口方法等。TMS320VC5409片內(nèi)引導(dǎo)裝載源程序可以在TI網(wǎng)站下載得到，讀者可以自行分析。下面通過圖2所示的引導(dǎo)過程框圖，闡述一下本文選用的并行引導(dǎo)方式過程。

上電復(fù)位后，TMS320VC5409檢測其MP/MC引腳，如果MP/MC＝"0"，DSP從0xFF80h處開始執(zhí)行片內(nèi)引導(dǎo)裝載程序。進(jìn)入引導(dǎo)程序后，如有INT2請求中斷，則進(jìn)入HPI引導(dǎo)方式；如有INT3請求中斷，則進(jìn)入EEPROM串行口引導(dǎo)方式；否則就進(jìn)入并行引導(dǎo)方式。其詳細(xì)引導(dǎo)過程如圖3所示。

片內(nèi)并行引導(dǎo)方式前半部分是I/O空間并行引導(dǎo)方式，我們不采用此方式，程序繼續(xù)運(yùn)行直到從數(shù)據(jù)空間0xFFFFh地址讀入一個地址數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)為用戶自舉表的入口地址。這時片內(nèi)引導(dǎo)程序就開始執(zhí)行FLASH中的用戶自舉表?若自舉表的第一個字是0x10AAh，則表示是16位并行引導(dǎo)模式。

4 FLASH中自舉表(Boottable)的存儲格式

為了實(shí)現(xiàn)DSP加電自舉，F(xiàn)LASH中的數(shù)據(jù)必須按照自舉表的格式"燒寫"。自舉表的作用是：DSP運(yùn)行此表時，首先根據(jù)自舉表中前部分用戶起始地址把后面的用戶程序代碼加載到DSP片內(nèi)程序空間中相應(yīng)的用戶地址區(qū)域(由于FLASH與DSP時間不匹配，要設(shè)置好SWWR和BSCR寄存器)，然后根據(jù)自舉表中的程序入口地址，在程序空間相應(yīng)的地址開始運(yùn)行程序。表2為16位并行自舉的代碼結(jié)構(gòu)(自舉表在空間允許的情況下可以放幾個程序代碼段，為便于說明，在此只說明一個程序代碼段的情況)。

表2　并行自舉表的代碼結(jié)構(gòu)

下面結(jié)合一個實(shí)例，說明利用hex500命令生成二進(jìn)制數(shù)據(jù)自舉表的方法。

(1)所編寫的一個用戶程序名為myblink.C，在編譯鏈接成功后生成的輸出文件名為myblink.out；程序空間的開始地址為0x1400h，程序執(zhí)行的入口地址為0x144Fh。利用hex500工具，生成文件名為myblink.hex的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，hex500命令后添加如下條件：

(2)生成的二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件myblink.hex的數(shù)據(jù)為：

(3)編寫一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，把二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件myblink.hex 轉(zhuǎn)換為數(shù)組頭文件myblink.h。在CCS環(huán)境下，F(xiàn)LASH的"燒寫"主程序包含此頭文件，編譯鏈接后通過仿真器下載到DSP中，運(yùn)行DSP，用戶程序就被"燒入"FLASH中了。

實(shí)際應(yīng)用是：在數(shù)據(jù)空間地址0xFFFFh(也就是FLASH的空間0xFFFFh )中"燒寫"數(shù)據(jù)0x9000h(FLASH中存放的自舉表起始地址)，在FLASH的地址0x9000h開始"燒入" 用戶自舉表數(shù)據(jù)即myblink.h中的數(shù)組數(shù)據(jù)。

DSP運(yùn)行情況是：依據(jù)第3節(jié)所述的引導(dǎo)裝載過程，經(jīng)過一系列的設(shè)置，使DSP尋址到數(shù)據(jù)空間地址0xFFFFh，得到自舉表的起始地址0x9000h，PC指針指向0x9000h，執(zhí)行自舉表的數(shù)據(jù)，根據(jù)自舉表寫入信息，把后面的程序裝載入程序空間起始地址0x1400h(XPC＝0)(這時通過仿真器查看程序空間0x1400h開始的數(shù)據(jù)，與仿真器下載的myblink.out文件數(shù)據(jù)是一致的)。然后，DSP的PC指針指向程序入口地址0x144Fh(XPC＝0)開始執(zhí)行用戶程序，從而完成了DSP利用FLASH實(shí)現(xiàn)16位并行引導(dǎo)裝載的過程。