C6202 ROM引導裝載方式的研究

摘要：通過使用DMA方式訪問程序存儲區(qū)并實現(xiàn)程序的搬移，克服C6000指令系統(tǒng)的缺陷；并對C6000的Ｃ語言運行環(huán)境和仿真器變量初始化過程進行研究，采用自編程自初始化的方法，確保程序加載后能正常運行。 關鍵詞：引導裝載 DMA DSP ＤＳＰ系統(tǒng)的引導裝載（Ｂｏｏｔｌｏａｄ）是指系統(tǒng)加電時，ＤＳＰ將一段存儲在外部的非易失性存儲器的代碼搬移到內部的高速存儲器單元中執(zhí)行。這樣既利用了外部的存儲單元擴展ＤＳＰ本身有限的ＲＯＭ資源，又充分發(fā)揮了ＤＳＰ內部資源的效能。盡管用戶代碼可直接掩膜到內部ＲＯＭ中，但一方面受容量和價格的限制，另一方面則不具有擴展性和不易升級。ＦＬＡＳＨ是一種高密度、非易失性的電可擦寫存儲器，十分適合低功耗、小尺寸和高性能的便攜式系統(tǒng)。除了可以采用專用的硬件編程器把代碼灌入ＦＬＡＳＨ中，也可以利用現(xiàn)成的ＤＳＰ通過軟件編程實現(xiàn)同樣的功能，因此對整個系統(tǒng)的軟件升級很方便。圖1 C62X方框圖ＴＭＳ３２０Ｃ６０００系列是ＴＭＳ３２０系列產品中的新一代高性能ＤＳＰｓ芯片。由于其結構上（如圖１）的特殊性，與Ｃ５４系列的引導方式有很大差別。本文以Ｃ６２０２為例，介紹如何實現(xiàn)ＤＳＰ正常的ＲＯＭ引導。 １ Ｃ６２０２的ＲＯＭ引導模式 Ｃ６２０２有兩種存儲器映射方式ＭＡＰ０和ＭＡＰ１。通過擴展總線的ＸＤ[４:０]利用上拉／下拉電阻進行復位時的芯片啟動模式設置。本文將存儲器映射方式設置為ＭＡＰ１，即地址０處的存儲器在內部，芯片自加載方式為８ｂｉｔ ＲＯＭ方式，如圖２的硬件連接。設置完芯片加載方式后，ＲＯＭ加載的具體過程是：位于外部ＣＥ１空間的ＲＯＭ（即圖２中的ＦＬＡＳＨ）中的程序首先通過ＤＭＡ搬入地址０處，盡管加載過程是在芯片復位信號被釋放后才開始的，但是當芯片開始復位時，就開始準備上述傳輸了。用ＤＭＡ進行的這一加載過程是一個單幀的數(shù)據(jù)塊傳輸，數(shù)據(jù)塊的大小為６４ＫＢ。ＥＭＩＦ會根據(jù)芯片自加載方式的設置將相鄰的８ｂｉｔ或１６ｂｉｔ數(shù)據(jù)合為３２ｂｉｔ指令。傳輸完成后，ＣＰＵ退出復位狀態(tài)，開始執(zhí)行地址０處的指令。 ２ 硬件設計 本文僅給出ＤＳＰ（ＴＭＳ３２０Ｃ６２０２）與一片ＦＬＡＳＨ（ＡＭＤ２９ＶＦ０４０）的連接圖，如圖２。由ＤＳＰ的相關輸出管腳控制ＦＬＡＳＨ的擦除和讀寫。Ｃ６２０２的ＥＭＩＦ含有四個ＣＥ空間寄存器，由于ＲＯＭ加載程序是從ＣＥ１空間搬入的，因此ＤＳＰ的／ＣＥ１與ＦＬＡＳＨ的片選／ＣＥ相連。圖２中只用到ＤＳＰ的低８位數(shù)據(jù)線，如果自加載方式設置為１６位或３２位，可以通過ＤＳＰ最低兩位ＥＡ１和ＥＡ０的譯碼ＢＥ[３:０]片選，或者選用１６ｂｉｔ或３２ｂｉｔ的ＦＬＡＳＨ。３ 軟件設計 由于Ｃ６０００的特殊結構，可以實現(xiàn)８條并行指令同時執(zhí)行，除非對硬件結構非常了解的專業(yè)人員，才能充分利用硬件資源，將匯編語言的高效率發(fā)揮出來。若對實時性要求不是很高，采用Ｃ語言編程完全可以滿足需要，且Ｃ６０００的優(yōu)化器優(yōu)化效率很高。這樣可以降低編程工作量，縮短開發(fā)周期，可移植性好。本文以通用的Ｃ語言編程為例，介紹ＤＳＰ對ＦＬＡＳＨ編程以實現(xiàn)正常的ＲＯＭ引導。 ３．１ 系統(tǒng)初始化 在運行Ｃ語言前，必須建立Ｃ運行時間環(huán)境（Ｃ ｒｕｎｔｉｍｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ），確保Ｃ程序的正常運行。運行時間支持源程序庫（ｒｕｎｔｉｍｅ－ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｏｕｒｃｅ ｌｉｂｒａｒｙ）ｒｔｓ．ｓｒｃ包含一個ｂｏｏｔ．ａｓｍ模塊可以實現(xiàn)此功能。在連接器命令中使用－ｃ或－ｃｒ選項，且將ｒｔｓ６２００．ｌｉｂ作為其中一個連接文件，連接器自動調用ｂｏｏｔ．ａｓｍ模塊產生ｃ＿ｉｎｔ００函數(shù)。在硬件復位中斷產生以及系統(tǒng)工作時，先執(zhí)行此函數(shù)。函數(shù)ｃ＿ｉｎｔ００完成下面三個初始化任務： （１）建立堆棧并初始化堆棧指針； （２）初始化全局變量； （３）運行主函數(shù)。 ３．２ 初始化變量 在程序運行前，全局變量必須初始化。編譯器建立了．ｃｉｎｉｔ段用來初始化全局變量和靜態(tài)變量。 ３．２．１ ．ｃｉｎｉｔ段 在．ｃｉｎｉｔ段內有不同長度的初始化記錄，每一個必須初始化的變量在．ｃｉｎｉｔ段內都有一個對應的記錄。如圖３。 每個記錄包含三部分：需要被初始化的變量的長度、變量的地址和變量初始值。３．２．２ 運行時初始化變量 若在連接器中使用－ｃ選項，則在程序開始運行時，函數(shù)ｃ＿ｉｎｔ００初始化變量。具體過程如下：仿真器加載程序時，根據(jù)．ｃｍｄ文件的定位，將．ｃｉｎｉｔ段拷貝到Ｃ６２０２的程序存儲區(qū)或數(shù)據(jù)存儲區(qū)，并且用指針指向加載后的初始化表的首地址。當程序開始運行時，函數(shù)ｃ＿ｉｎｔ００中的引導程序自動識別初始化表中的數(shù)據(jù)格式，初始化．ｂｓｓ段中對應的變量，完成初始化過程。如圖４。 ３．２．３ 加載時初始化變量 若在連接器中使用－ｃｒ選項，連接器在．ｃｉｎｉｔ段首設置ＳＴＹＰ＿ＣＯＰＹ位。當仿真器加載程序時，加載器會判斷這一位，識別目標文件中．ｃｉｎｉｔ內的初始化記錄格式并初始化．ｂｓｓ中的變量，而不是先將．ｃｉｎｉｔ段拷貝到ＤＳＰ的內存區(qū)域。如圖５。 ３．３ 燒寫ＦＬＡＳＨ 要想實現(xiàn)ＤＳＰ ＲＯＭ的正常加載，必須將程序存儲區(qū)中的指令數(shù)據(jù)正確地寫到ＦＬＡＳＨ里。圖１中可以看出，訪問片內程序存儲器只有兩個途徑：ＣＰＵ訪問和ＤＭＡ訪問。ＣＰＵ訪問片內程序存儲器是通過程序取指單元實現(xiàn)的，然后完成指令分配和指令譯碼。Ｃ６０００沒有提供任何對片內程序存儲器操作的指令，因此不可能直接使用指令取出程序區(qū)的內容或者將數(shù)據(jù)寫入程序區(qū)中。但是ＤＭＡ可以訪問片內數(shù)據(jù)存儲區(qū)、片內程序存儲區(qū)、片內集成外設、外接存儲器等，可以在沒有ＣＰＵ參與的情況下完成映射存儲空間中數(shù)據(jù)的搬移。因此，可以編寫一個燒寫ＦＬＡＳＨ的程序。在數(shù)據(jù)存儲區(qū)開辟一個緩存區(qū)，使用ＤＭＡ方式將程序區(qū)的內容讀到這個緩存區(qū)，然后再使用指令將緩存區(qū)的內容燒寫到ＦＬＡＳＨ內（具體的命令字和程序與Ｃ５４類似）。如圖６。為了保證ＤＳＰ ＲＯＭ加載后Ｃ運行環(huán)境正常，全局變量或者靜態(tài)變量必須初始化。這比使用仿真器加載程序要復雜。解決這個問題，最簡單的方法就是：將燒寫ＦＡＬＳＨ的程序（不能含有全局變量和靜態(tài)變量）和主程序編在一起，在連接器中選擇－ｃｒ選項，用仿真器加載編譯連接后的程序會自動初始化主程序中的變量。將ＤＳＰ的ＰＣ指針直接跳轉到燒寫ＦＡＬＳＨ程序處，按照前面的方法使用ＤＭＡ方式把主程序燒寫到ＦＬＡＳＨ內部，再把已經(jīng)初始化的變量燒寫到ＦＬＡＳＨ的其他位置，不能覆蓋已經(jīng)寫入的數(shù)據(jù)。另外，在主程序內要自己編寫一個自加載函數(shù)，完成加載器的功能，即把固化在ＦＬＡＳＨ內部的變量值讀入．ｃｍｄ文件所定位的．ｂｓｓ中，實現(xiàn)脫機運行時變量的初始化。 筆者在實驗中遇到了Ｃ６２０２ ＲＯＭ加載的問題，通過對ＤＳＰ內部功能單元的研究，發(fā)現(xiàn)采用ＤＭＡ方式訪問程序存儲區(qū)，實現(xiàn)了程序塊的搬移，克服了Ｃ６０００指令系統(tǒng)的缺陷；對Ｃ６０００的Ｃ語言運行環(huán)境進行研究，發(fā)現(xiàn)仿真器進行變量初始化的過程，采用自編程自初始化的方法，確保程序加載后能正常運行。