DSP引導功能的使用

引言

TI公司的高速數(shù)字信號處理器TMS320C6000系列DSP支持并行處理，采用甚長指令字(VLIW)體系結構，內部設置有8個功能單元(兩個乘法器和6個ALU)，8個功能單元可并行操作，最多可以在一個周期內同時執(zhí)行八條32位指令。指令操作為“流水線”工作方式。應用高性能DSP可以大大提高數(shù)據(jù)密集型應用系統(tǒng)的性能，能快速完成濾波、卷積、FFT等數(shù)字信號處理或進行更復雜的運算，在現(xiàn)代信號數(shù)字化處理中有很好的應用前景。

由于內部結構上的差異，TMS320C6000系列與TMS320C54系列的引導方式有很大差別。在開發(fā)應用TMS320C6000系列DSP時，許多開發(fā)者，尤其是初涉及者對DSP ROM引導的實現(xiàn)有些困難，花費許多時間和精力摸索。筆者結合開發(fā)實例，介紹了實現(xiàn)外部存儲器引導的具體方法。

DSP的引導過程

DSP系統(tǒng)的引導（BOOT）是指系統(tǒng)加電或復位時，DSP將一段存儲在外部的非易失性存儲器的程序代碼通過DMA方式拷貝到內部的高速內存中運行。這樣既能擴展DSP有限的存儲空間，又能充分發(fā)揮DSP內部資源的效能。用戶的代碼也可以通過掩膜方式寫入到DSP內部ROM中，但這樣受容量和價格的限制，且不便于擴展和升級。

DSP的引導過程如下：

1) DSP復位后，通過DMA方式將外部CE1空間的數(shù)據(jù)讀入到內部程序空間地址0處，讀入數(shù)據(jù)的多少因芯片而異（TMS320C6712一次只拷貝1KB）。

2) DSP推出復位狀態(tài)，開始執(zhí)行內部程序空間地址0處的程序，這段程序先將外部主程序數(shù)據(jù)讀入到DSP內部程序空間相應地址，然后跳轉到主程序運行。

第一步是由芯片自動完成，關鍵是第二步：用戶需要編寫相應的匯編程序，實現(xiàn)二次引導，即用戶主程序的裝載。

引導失敗的原因分析

（1）鏈接命令文件（.cmd）文件

鏈接命令文件定義了鏈接的參數(shù)，描述系統(tǒng)生成的可執(zhí)行代碼各段的段名及映射到目標板的物理空間。當這些段的起始地址或段的長度編寫錯誤時，引導程序就可能發(fā)生錯誤。

（2）可執(zhí)行代碼的二進制文件格式

用戶的程序在CCS開發(fā)環(huán)境下編譯生成COFF文件格式，仿真過程中可以直接加載COFF文件運行。但當調試仿真通過后，目標板要脫離CCS環(huán)境獨立運行時，可執(zhí)行代碼就需要轉換為二進制文件格式，保存在目標板的外部存儲器上。轉換時需要使用正確的配置文件。

（3）目標板的硬件電路（引導模式，系統(tǒng)時鐘）

目標板的硬件電路也會影響引導程序的正常運行，如設置的引導模式與實際的外部存儲器不符，系統(tǒng)時鐘電路不工作，復位信號恒有效等。

下面結合TMS320C6212的開發(fā)實例，具體介紹外部存儲器引導的實現(xiàn)。

ROM引導實例

TMS320C6212是TMS320C6201的簡化版芯片，內部資源相對較少，工作頻率相對較低，但其價格低廉，具有很高的性能價格比。TMS320C6212的工作頻率可達150MHz，最高處理能力為900MIPS，很適合中小型系統(tǒng)開發(fā)。

由于FLASH是一種高密度、非易失的電擦寫存儲器，系統(tǒng)采用FLASH作為外部存儲器。除了專用的硬件編程器可以把二進制代碼寫入FLASH中，還可以利用DSP的調試系統(tǒng)，通過軟件編程寫入。DSP與FLASH的接口連接如圖1所示。

　　　　　　

 系統(tǒng)工程在CCS開發(fā)環(huán)境下使用C語言編程，這樣可以縮短開發(fā)周期，提高工作效率，并具有移植性好的優(yōu)點。引導工程的文件流程如圖2所示。

　　　　　　　

(1) 中斷向量表 vectors.asm

中斷向量表缺省保存在DSP芯片內部RAM的0地址開始的0x200字節(jié)空間，上電或復位后，芯片自動運行復位中斷。因此，復位中斷向量設置為引導程序（_boot）的入口地址，引導程序的主體在boot.asm中定義。部分程序如下：

.ref _boot ；調用引導程序
.sect “.vectors” ；段聲明
RESET_RST: ；復位中斷向量
mvkl .S2 _boot, B0 ；裝載引導程序地址
mvkh .S2 _boot, B0
B .S2 B0 ；跳轉到引導程序執(zhí)行
NOP 5

(2) 自引導的匯編程序 boot.asm

 自引導匯編程序主要是配置基本的寄存器，并將保存在外部FLASH中的二進制程序拷貝到DSP內部的RAM中再執(zhí)行。由于TMS320C6712自動拷貝1KB，因此起始地址是從0x400開始，匯編程序如下：

.sect “.boot_load” ；定義數(shù)據(jù)段
.ref _c_int00 ；聲明外部函數(shù)
.global _boot ；定義全局函數(shù)
_boot:
；先設置控制寄存器，如EMIF_GCR等，（略）
；拷貝FLASH中的程序到DSP內部RAM
mvkl 0x00000400, A4 ；A4為RAM地址指針
|| mvkl 0x90000400,