外掛Flash的TMS320VC5409引導裝載設計

TI的5000系列DSP提供多種引導裝載模式，主要包括HPI引導裝載、串行EEPROM引導裝載、并行引導裝載、串行口引導轉(zhuǎn)載、I/O口引導裝載等，其中使用Flash的并行引導裝載是最常用的一種，使用該種方法可以盡快地開發(fā)出樣機，是加快開發(fā)進度的首選。以下將詳細介紹并行引導裝載的過程，其它引導過程可參考TI公司有關Bootloader的技術資料。

1 Bootloader分析

TI公司的DSP芯片出廠時，在片內(nèi)ROM中固化有引導裝載程序Bootloader，其主要功能就是將外部的程序裝載到片內(nèi)RAM中運行，以提高系統(tǒng)的運行速度。

TMS320VC5409是TI公司的一款定點DSP芯片，其指令周期可達10ns，片內(nèi)有32K×16位的RAM，性價比極高，被廣泛應用在嵌入式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。TMS320VC5409的Bootloacler程序位于片內(nèi)ROM的0F800H～0FBFFH空間。系統(tǒng)上電時，DSP將檢查外部引腳MP／MC的狀態(tài)，如果該引腳為高電平，則DSP按微處理器模式啟動；如果該引腳為低電平，則DSP按微計算機模式啟動。此時，系統(tǒng)從0FF80H地址處開始執(zhí)行程序，0FF80H是Bootloader的中斷矢量。因此，如果系統(tǒng)上電時MP／MC的狀態(tài)為低電平，DSP將從FF80H處跳轉(zhuǎn)到F800H開始執(zhí)行TI的Bootloader自動裝載程序。

進入Bootloader程序后，首先檢查DSP引腳INT2的狀態(tài)，如果為低電平，則進入HPI引導裝載模式，如果INT2為高電平則接下來檢查INT3引腳。如果INT3引腳為低電平，則進入串行EEPROM引導裝載模式，如果INT3為高電平則進入并行引導裝載模式。當并行引導裝載模式失敗后，系統(tǒng)會自動進入串行口引導裝載模式．串行口引導裝載失敗后，系統(tǒng)又將進入I/O口引導裝載模式。

當進入并行引導裝載模式后，DSl 首先讀取地址為0FFFFH的I/O空間單元，并將該單元的值作為引導表的首地址.在數(shù)據(jù)地址空間中讀取引導表的第一個字，如果該字的值為10AAH，則進入16位引導模式，如果低字節(jié)為08H，則再進一步讀取下一個值，如果該值的低字節(jié)為AAH，則進人8位引導模式。如果從I/o地址空間中讀取的引導表首地址所對應的引導表中得不到正確的引導信息，那么DSP將會從數(shù)據(jù)空間的0FFFFH地址再去讀一個字作為引導表首地址，進而再從引導表首地址讀取一個字。如果該字為lOAAH，則立即進入l6位引導模式，否則，將按8位方式處理：從0FFFFH讀取一字節(jié)作為引導表首地址的低字節(jié)，從0FFFEH讀取一字節(jié)作為引導首地址的高字節(jié)，再從引導表首地址讀取一個值，如果低字節(jié)為08H，則再讀引導表的下一個值，如果為AAH，則說明外部存儲器是8位寬度，進入8位引導裝載模式；如果以上步驟不能獲取正確的引導信息，那么DSP將進人串行口引導裝載模式。

如果并行引導裝載成功，DSP將從裝載后新的程序開始地址執(zhí)行程序。詳細的并行引導流程圖如圖1所示。

2 硬件設計

在本系統(tǒng)中，F(xiàn)lash選用的是Atmel公司的AT29LVl024，AT29LVl024容量為64K×16位，可以滿足一般的應用要求，并且其工作電壓為3V～3.6V，可以直接與TMS320VC5409接口而不必再使用電壓接口芯片進行轉(zhuǎn)接，使硬件電路更為簡單。

從TMS320VC5409的存儲器空間映射得知，在MP/M C=0 時，外部存儲器空間映射的地址范圍為8000H-FFFFH共32K，因此Flash中的程序部分必須位于8000H～FFFFH的地址范圍，才能成功引導。筆者的程序量小于32K×16位，因此可以將Flash的地址線A0-A15直接與DSP的地址線AO～Al5相連，然后將程序燒錄到Flash的32K之后的位置，這樣程序剛好位于DSP的8000H～FFFFH范圍。如果程序量大于32K字，則可將Flash的前32K地址編碼在DSP的8000H～FFFFH范圍.采用分頁的方式，逐步裝載需要運行的程序。 本文中，采用從DATA空間引導，具體的電路連接如圖2所示。

Flash的地址線AO-A15直接與DSP的低16根地址線A0-A15相連。

Flash的16位數(shù)據(jù)線DO-D15直接接DSP的16位數(shù)據(jù)總線D0-D15。

Flash的寫信號WE直接接高電平(因為對Flash的編程采用編程器燒錄)。

Flash的片選信號CE直接接低電平或者接DSP的DS引腳。 Flash的讀信號OE接DSP的存儲器讀信號MSTRB。

DSP的MP/MC引腳接低電平。

DSP的INTl-INT3引腳通過上拉電阻接高電平。

3 代碼設計和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

硬件設計完成后，可以編寫一段代碼進行測試。

在TI的DSP開發(fā)環(huán)境CCS中建立一個工程項目test pjt，包括三個文件：test_main.c、test_vector.asm和load．cmd。它們各自代碼見本刊網(wǎng)站W(wǎng)WW.dpj.com.cn。

需要說明的是，雖然DSP和Flash都是16位的，但是一般的編程器都是按8位從.hex文件中讀取數(shù)據(jù).每讀一個字節(jié)，地址就會增加1，因此連接命令文件中必須將memwidth和romwidth的值設置為8，否則編程器讀取hex文件時會出現(xiàn)錯誤，這通常是導致引導過程失敗的主要原因。

連接命令編寫完畢后，將test.out文件、連接命令文件load.cmd以及hex500.exe文件拷貝到同一目錄下，在Windows系統(tǒng)命令提示下進入該目錄，執(zhí)行命令行：

hex500 I0ad.cmd

即可生成test.hex文件，同時還生成mxp文件test.mxp，供查看詳情。

test.hex文件生成后，運行編程器燒錄軟件(本設計用的是西爾特的suPERPRO 6 8 0)，選擇器件為 AT29LVl024。打開test.hex文件，此時會發(fā)現(xiàn)AT29LVl024的地址范圍是0 0 0 0 0H-1FFFFH共128K，而不是0000H-FFFFH，這就是為什么需要將存儲器數(shù)據(jù)寬度設定為8以及將程序燒錄起始地址bootorg設置為0xl8000的原因。0x18000除以2為0x0C000，也即，燃錄地址Oxl8OOO在系統(tǒng)中的地址為OxOC000，位于8000H～FFFFH的外部存儲器映射范圍內(nèi)。

另外，還發(fā)現(xiàn)編程器軟件打開的test.hex文件中，最后兩字節(jié)并不是引導表的首地址(這大概是HEX500有什么bug的緣故吧)，因此需將1FFFEH的內(nèi)容改為COH，將1FFFFH的內(nèi)容改為00H，C000H是本例中引導表在實際DSP系統(tǒng)中的首地址。將18000H的內(nèi)容從08H改為10H，此處為08H是因為連接命令文件中的數(shù)據(jù)寬度設置為8位，而系統(tǒng)中DSP和Flash的實際數(shù)據(jù)寬度都為16位，引導過程應該采用16位引導裝載.因此需要將08H改為10H。修改完成后，還需將整個文件的高低字節(jié)進行交換，因為編程器打開的.hex文件高字節(jié)在前，低字節(jié)在后，而16位Flash的編程是低字節(jié)在前高字節(jié)在后。經(jīng)過如此修改和調(diào)整后，即可對Flash器件進行編程了。

將編程后的Flash裝到系統(tǒng)中，用示波器查看DSP的引腳XF，如果有方波出現(xiàn)，則說明引導裝載已經(jīng)成功，程序代碼已被調(diào)入到內(nèi)部RAM中運行。

結語

本文所敘述的引導方法在四通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中得到了有效的驗證，并且整個過程操作起來非常方便快捷。