基于DSP器件的現(xiàn)場可編程技術

時間：2018-08-28 13:40:01

關鍵字： DSP FPGA 技術教程現(xiàn)場可編程

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[導讀]DSP問世以來，以其強大的功能、合理的價格已經(jīng)被設計者廣泛應用。但不同于FPGA器件的是，DSP并不是為現(xiàn)場可編程而開發(fā)的，因此，在嵌入了DSP器件的產(chǎn)品中，如果需要對產(chǎn)品性能進行升級而需要升級程序時。

DSP問世以來，以其強大的功能、合理的價格已經(jīng)被設計者廣泛應用。但不同于FPGA器件的是，DSP并不是為現(xiàn)場可編程而開發(fā)的，因此，在嵌入了DSP器件的產(chǎn)品中，如果需要對產(chǎn)品性能進行升級而需要升級程序時，往往會由于現(xiàn)場可編程能力缺乏，而給用戶造成麻煩。本文以TI公司的54系列DSP為例，通過對DSP開發(fā)過程的分析和代碼生成機理的深入研究，找到了一種對DSP器件進行現(xiàn)場編程的方法。

1 54x DSP的開發(fā)

CCS集成開發(fā)環(huán)境是TI公司針對其全系列DSP開發(fā)的仿真編譯器，可開發(fā)目前TI公司幾乎所有類型的DSP芯片。在CCS集成開發(fā)環(huán)境下，54x DSP的開發(fā)一般分為以下幾個步驟：程序編寫、程序編譯、COFF文件生成、仿真運行、HEX文件生成、程序存儲器燒寫和上機運行等，具體流程如圖1所示。

在源程序正確的情況下，可編譯生成COFF(common()bject File Format)文件，其后綴為.out，可用于進行硬件仿真運行，但不能直接作為程序燒寫。如果要將程序寫入DSP的外部程序存儲器，首先要根據(jù).out文件生成HEX文件。

HEX文件的生成需要調用專用的生成程序HEX500，在WIN32環(huán)境下執(zhí)行HEX500*．cmd命令，生成需要的*．hex文件。按照命令文件*．cmd中的選項，可設置存儲器的類型、位數(shù)、起始地址，程序的人口地址、引導方式和hex文件的格式等。下面是一段用串口對8位串行EOPROM進行引導的命令文件的例子。

123．out ／*輸入文件名*／
-i ／*INTEL格式*／
-map 123．mxp
-o 123．hex ／*輸出文件名*／
-memwidth 8 ／*8位存儲器*／
-romwidth 8 ／*輸出文件為字節(jié)*／
-bcrotorg 0x0000 ／*外部存儲器開始地址*／
-bootorg serial ／*串口裝載*／
-e_main ／*主程序人口*／
SECTI()NS
{.text;boot
} ／*整個程序作為一段引導*／

2 HEX文件

CCS的編譯器和鏈接器生成COFF目標文件。COFF目標文件是二進制格式，有利于模塊化編程和更高效的程序片斷和目標系統(tǒng)存儲器管理。但是大多數(shù)的編程器不接受COFF文件?？梢杂肏EX轉化程序將其轉換為以下5種標準的ASCII十六進制格式：

◇ASCII-HEX，支持16位地址}
◇擴展的TeKtronix;
◇Intel MCS-86;
◇Motorola-s，支持16位、24位、32位地址；
◇TI Tagged，支持16位地址。

仍然用前面的例子，命令文件生成的HEX文件片斷如圖2所示(用UltraEdit-32打開)。

在命令文件中，也可以根據(jù)具體應用情況的不同規(guī)定不同的參數(shù)，例如，當使用并行存儲器作為程序存儲器時，則引導裝載命令就要改為parallel。具體參數(shù)設置見參考文獻。

3 硬件編程接口

為仿真調試的方便，54x DSP器件都具有仿真編程用的JTAG接口，其引腳定義如圖3所示。

通過JTAG口，可以與DSP建立通信聯(lián)系，并通過特定的程序，控制DSP的內(nèi)部單元，讓DSP執(zhí)行預定的操作.這是DSP實現(xiàn)現(xiàn)場可編程的硬件基礎，如圖4所示。

4 現(xiàn)場可編程的實現(xiàn)方法

由于DSP的程序一般存儲在外部存儲器之中，因此，現(xiàn)場可編程的實現(xiàn)就是要將新程序通過DSP寫入存儲器。在以前，由于存儲器的燒寫電壓普遍高于其工作電壓，只能通過編程器燒寫.隨著技術的發(fā)展，現(xiàn)在許多E2PROM、Flash存儲器等都可進行電擦寫，擦寫電壓和工作電壓一致，因此完全可以進行工作電壓下的編程。

對DSP進行現(xiàn)場編程，需要用到的器材有計算機和DSP仿真器；需要用到的軟件有CCS集成開發(fā)平臺、UltraEdit-32程序和DSP現(xiàn)場編程程序。具體操作步驟如下：

①在CCS集成開發(fā)環(huán)境下，將程序編譯完成，并在目標板上運行通過。
②打開程序存儲器窗口，根據(jù)程序的起始、結束地址，將整個程序代碼存儲為一個數(shù)據(jù)文件(dat文件)。
③生成hex文件。
④用UltraEdit-32程序打開hex文件，找出程序人口值和程序長度值以及程序開始地址值.
⑤調入燒寫程序，并裝載入系統(tǒng)芯片.
⑥將程序入口值、程序長度值、程序開始地址值填人現(xiàn)場編程程序中并編譯通過。
⑦將存儲的程序代碼調入數(shù)據(jù)空間的適當位置(存放位置自定)。
⑧運行現(xiàn)場編程程序，通過DSP將代碼寫入外部程序存儲器。

以上步驟僅在編程開始時進行，一旦編程開始，就可以連續(xù)對多個器件現(xiàn)場編程。

DSP現(xiàn)場編程程序的編制也很簡單。下面的參考程序是根據(jù)前面的命令文件參數(shù)編寫的，并經(jīng)仿真驗證通過。設定Mc·BSP2口以SPI方式引導串行E2PROM。

．text
…… ；McBSP2口SPI初始化，主動方式
STM #1000H，ARl;從1000H開始10個字為程序
;代碼前的數(shù)據(jù)
ST #08AAH，* ARl+ ；引導頭
ST #0018H，* ARl+
ST #O003H，* ARl+
ST #0800H，* ARl+
ST #D010H，* ARl+ ；不重要
ST #000lH，* ARl+
ST #0C428H，* ARl+ ；主程序人口為1C428H
ST #2340H，* ARl+ ；程序代碼總字數(shù)2340H
ST #000lH，* ARI+
ST #0C000H，* ARl+；程序開始地址1C000H
STM #(1000H+0AH+2340H)，ARl
ST #O，* ARl；最后放結束標志#0000H
STM #O，ADDRESS ；地址寄存器清零
STM #1000H，AR2 ；程序代碼開始地址
STM #(0AH+2340H+1)，BRC
RPTB LOOP ；寫循環(huán)
LDM ADDRESS,A
SFTL A,-8
AND #OOFFH,A
OR #0200H,A
STLM A，AR3 ；寫指令+地址高位
LDM ADDRESS,A
SFTL A，8
AND #OFF00H,A
LD * AR2,B
SFTL B．-8
AND #0FFH，B
ADD B．A
STLM A，AR4 ；地址低位+數(shù)據(jù)字節(jié)
LDM ADDRESS．A
ADD #1．A
STLM A,ADDRESS ；E2PROM地址+1
CALL WRITE ；寫E2PROM子程序
LDM ADDRESS，A
SFTL A，-8
AND #00FFH，A
OR #0200H,A
STLM A，AR3 ；寫指令+地址高位
LDM ADDRESS，A
SFTL A，8
AND #0FFOOH，A
LD *AR2+．B；程序代碼地址+1
AND #0FFH，B
ADD B．A
STLM A，AR4 ；地址低位+數(shù)據(jù)字節(jié)
LDM ADDRESS，A
ADD #1，A
STLM A,ADDRESS ；EOPROM地址+1
CALL WRITE；寫EOPROM子程序
LOOP：NOP
．end