TMS320C641X系列DSP引導(dǎo)方法研究

 摘要：在進(jìn)行DSP產(chǎn)品化設(shè)計(jì)時(shí)，BootLoader是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。為了更好地解決數(shù)字信號處理器應(yīng)用程序的加載問題，以TI公司641X系列DSP為例，詳細(xì)論述了DSP的兩種引導(dǎo)方法：ROM引導(dǎo)和主機(jī)HPI引導(dǎo)，包括二次代碼編寫、存儲器空間分配、引導(dǎo)表生成和．hex文件的燒寫。經(jīng)某星栽接收機(jī)系統(tǒng)實(shí)測驗(yàn)證，所述方法同時(shí)適用于BIOS和No-BIOS兩種系統(tǒng)，具有可靠性高、可行性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：BootLoader；二次引導(dǎo)；HPI；引導(dǎo)表

0 引言
    近年來，以數(shù)字信號處理器(DSP)為基礎(chǔ)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(shí)時(shí)性和通用性的要求，被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通信、電子測量和圖像等領(lǐng)域。進(jìn)行DSP開發(fā)，最終的目標(biāo)產(chǎn)品要脫離仿真器運(yùn)行，在上電后可自行啟動程序代碼，這就需要一個(gè)能在斷電后保存程序的存儲器。對于C641X系列的DSP，內(nèi)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(fù)位時(shí)，將存儲在外部速度較慢的存儲器的程序代碼搬移到片內(nèi)高速RAM中，這個(gè)過程被稱為BootLoader。因此，在設(shè)計(jì)通用信號處理模塊前，有必要研究DSP的多種引導(dǎo)方式。

1 C641X BootLoader方式和過程
    C641X有三種Boot模式：不引導(dǎo)、ROM引導(dǎo)和主機(jī)引導(dǎo)。第一種方式只能用于仿真運(yùn)行；第二種方式利用片內(nèi)固化的BootLoader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(shí)現(xiàn)較為簡單；第三種方式是在DSP內(nèi)核處于復(fù)位時(shí)，由外部主機(jī)通過主機(jī)接口實(shí)現(xiàn)程序引導(dǎo)。這種方法雖然復(fù)雜度較前者高，但也被廣泛應(yīng)用于一些具有抗空間輻射效應(yīng)的星載平臺中。

2 ROM BOOT實(shí)現(xiàn)
    前面提到這種方式是在DSP上電復(fù)位后，由片內(nèi)固化的BootLoader代碼采用EDMA方式從CE1空間復(fù)制1 KB代碼到地址O處。但通常用戶程序都遠(yuǎn)大于1 KB，這就需要編寫二次BootLoader代碼，將用戶程序搬移到DSP內(nèi)部RAM中。下面介紹具體實(shí)現(xiàn)過程。
2．1 二次引導(dǎo)程序編寫
    由于系統(tǒng)最初啟動時(shí)，C語言環(huán)境還沒有初始化，所以二次引導(dǎo)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(zhuǎn)到C程序入口函數(shù)。其中，程序搬移主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式。一種方法無需Copy Table(引導(dǎo)表)，而采用鏡像的方式將所有程序代碼看成是一個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)段，二次引導(dǎo)時(shí)將片外存儲器的內(nèi)容鏡像到內(nèi)部RAM即可。這種方法雖然實(shí)現(xiàn)簡單，但存在占用空間資源大，引導(dǎo)效率低的問題。第二種方法是利用引導(dǎo)表實(shí)現(xiàn)。這種方法生成的引導(dǎo)文件是各段連續(xù)存放的，因而引導(dǎo)效率較前一種方法高。關(guān)于引導(dǎo)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(zhì)一般為片外FLASH或E2PROM；后者是程序代碼實(shí)際運(yùn)行的空間，物理介質(zhì)一般是內(nèi)部RAM。通常，經(jīng)常訪問的程序和初始化變量的LOAD空間放在FLASH中，而RUN空間則放在內(nèi)部RAM中；對于只在初始化時(shí)使用的段，其LOAD和RUN空間都放在FLASH中；而對于非初始化變量，其LOAD和RUN空間都安排在內(nèi)部RAM中。當(dāng)然，如果存儲空間充足時(shí)，也可統(tǒng)一將LOAD空間放在FLASH中，而把RUN空間放在內(nèi)部RAM中。根據(jù)上述內(nèi)容，可以將C64X存儲區(qū)作表1所示的安排。

    其中，VECS用于存放中斷向量表，BOOT存放二次引導(dǎo)程序。[!--empirenews.page--]
2．3 cmd文件
    cmd文件的作用是實(shí)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(nèi)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，vectors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(dǎo)表的生成
    引導(dǎo)表的常用格式如下：
    段1的大小
    段1的目的地址
    段1的內(nèi)容
    段2的大小
    ……
    O；
    O；
    O；
    一種方便的生成引導(dǎo)表的方法是，當(dāng)工程文件編譯生成．out文件后，用CCS自帶的hex6x可執(zhí)行程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為用于程序引導(dǎo)的．hex文件。這種方法需要編寫一個(gè)轉(zhuǎn)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(shí)際長度即可。[!--empirenews.page--]
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FlashBurn。
    (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(zhuǎn)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(fèi)時(shí)費(fèi)力；常用的是第二種方法，這種方法只需稍加改動，就可以運(yùn)用于不同的目標(biāo)系統(tǒng)中。這是因?yàn)檫@種方法需要首先下載FlashBurn提供的工程FBTC的．out文件到目標(biāo)系統(tǒng)中。這個(gè)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(biāo)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．out文件和待燒入的．hex文件，就可完成文件燒寫。

3 外部主機(jī)HPI引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)
    選擇這種引導(dǎo)方式時(shí)，外部主機(jī)在DSP內(nèi)核處于復(fù)位狀態(tài)，但芯片其他部分已經(jīng)脫離復(fù)位狀態(tài)時(shí)，通過HPI接口訪問DSP的全部存儲空間和外設(shè)寄存器。當(dāng)主機(jī)完成代碼裝載和初始化后，置HPIC寄存器中的DSPNIT位為1使內(nèi)核脫離復(fù)位狀態(tài)，然后從0地址處開始運(yùn)行，具體流程如圖1所示。

    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(jī)的參與，可以將程序代碼一次性裝載到片內(nèi)RAM中，沒有1 KB的限制，因而無需二次啟動代碼，只需在O地址處添加跳轉(zhuǎn)指令，使得DSP內(nèi)核復(fù)位后能從入口函數(shù)_c_intOO處開始執(zhí)行即可。

4 結(jié)語
    本文詳細(xì)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(jī)系統(tǒng)的驗(yàn)證，方法簡單可行。該方法論述時(shí)雖然是基于非DSP／BIOS框架，經(jīng)驗(yàn)證也同樣適用于DSP／BIOS系統(tǒng)中。