TMS320C6000系列二次Bootloader的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　隨著DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，其程序規(guī)模也隨之不斷擴(kuò)大，使用芯片本身自帶的Boot-loader通過(guò)Flash存儲(chǔ)器來(lái)引導(dǎo)DSP程序，往往受到程序大小和結(jié)構(gòu)的制約，比如程序很大超過(guò)廠商固化boot的范圍，再如中斷向量表的不同位置對(duì)程序boot跳轉(zhuǎn)的影響，等等，因此越來(lái)越需要更加靈活的引導(dǎo)方式。

　　系統(tǒng)上電后，由引導(dǎo)程序?qū)SP的應(yīng)用程序從該存儲(chǔ)器引導(dǎo)到DSP應(yīng)用板上的高速存儲(chǔ)器(如內(nèi)部SRAM、SDRAM等)中。由于Flash存儲(chǔ)器具有電信號(hào)刪除功能，且刪除速度快，集成度高，因此已成為此種存儲(chǔ)器的首選。由于Flash存儲(chǔ)器的存取速度較慢，寫(xiě)入Flash存儲(chǔ)器的程序?qū)⒃谙到y(tǒng)上電時(shí)被DSP裝載到快速的存儲(chǔ)器中運(yùn)行，這個(gè)過(guò)程稱為Boot loader。不同的DSP有不同的引導(dǎo)方式。以TI公司TMS320C6000系列芯片為例，自舉方式有3種：無(wú)自舉(No Boot)，CPU直接開(kāi)始執(zhí)行地 址0處的指令；主機(jī)自舉(Host Boot)，系統(tǒng)復(fù)位后主機(jī)通過(guò)CPU的HPI(主程序設(shè)計(jì)接口)初始化DSP的存儲(chǔ)空間；ROM自舉(ROM Boot)，DMA控制器從CEl空間復(fù)制固定長(zhǎng)度程序的地址0處，然后從地址0處開(kāi)始執(zhí)行。對(duì)于620x／670x DMA，復(fù)制64 kB數(shù)據(jù)從CEl到地址0；而對(duì)于621x／671x EDMA，復(fù)制1 kB數(shù)據(jù)從CEl地址開(kāi)始到地址0。

　　關(guān)于TI公司的C6000芯片二次Bootloader在許多文獻(xiàn)都介紹過(guò)，包括二次Bootloader的PLL、EMIF的設(shè)置和搬移表的設(shè)置和Flash存儲(chǔ)器的燒寫(xiě)過(guò)程，但是對(duì)于有中斷向量表的二次Bootloader實(shí)現(xiàn)的文獻(xiàn)很少。本文以TI公司高性能DSP的代表作TMS320C6000系列芯片為例，介紹了一種帶中斷向量表的二次Bootloader的新途徑，從而為TMS320C6000系列DSP的開(kāi)發(fā)提供了一種新的思路。該方法在實(shí)際中得到具體應(yīng)用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

　　1 二次Bootload的過(guò)程

　　TMS320C6713是TI公司推出的TMS320C67xx系列浮點(diǎn)DSP中最新的一種芯片。TMS320C6713每周期可以執(zhí)行8條32位指令；支持32／64位數(shù)據(jù)；具有最高225 MHz的運(yùn)行速度和1800 MIPs(百萬(wàn)次運(yùn)算每秒)或1350 MFLOPS(百萬(wàn)次浮點(diǎn)運(yùn)算每秒)的處理能力；同時(shí)是有強(qiáng)大的外設(shè)支持能力；EMIP(外部存儲(chǔ)器接口)可以很方便地與SDRAM、SBSRAM、Flash存儲(chǔ)器、SRAM等同步和異步存儲(chǔ)器相連，16位EHPI接口可以與各種處理器接口；另外，還有優(yōu)化的多通道緩存串口和多通道音頻串口，這些外部接口使設(shè)計(jì)人員可以很容易實(shí)現(xiàn)自己的應(yīng)用系統(tǒng)。

　　在選擇ROMBoot方式時(shí)，RESET由低變高后，C6713的CPU內(nèi)核處于復(fù)位狀態(tài)，而C6713的其他部分則開(kāi)始工作，此時(shí)EMIF的CEl空間根據(jù)ROM Boot的方式自動(dòng)地配置為8／16／32位異步存儲(chǔ)器接口，并且CEl空間讀／寫(xiě)時(shí)序自動(dòng)地配置為最大，隨后將CEl空間的前1 kB復(fù)制到0x0000 0000地址處。通過(guò)這1 kB的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)其他程序的引導(dǎo)。對(duì)于中斷向量表設(shè)在0x0000 0000～0x0000 0400處的程序來(lái)說(shuō)，1 kB數(shù)據(jù)中處包含EMIF設(shè)置代碼和搬移程序外，必然也包含中斷向量表。本文重點(diǎn)敘述帶中斷向量表的Bootloader的過(guò)程，中斷向量表起始地址為0x00000000。如果程序長(zhǎng)度小于1 kB，那么就不需要二次bootloader，但是往往程序長(zhǎng)度都會(huì)大于1 kB，所以二次bootloader是必然的過(guò)程。

　　二次Bootloader的實(shí)現(xiàn)需要引入EMIF設(shè)置和搬移的程序，即編寫(xiě)boot_c671x_2.s62、c6713_emif.s62，lnk2.cmd和boot.cmd3個(gè)文件。本文以實(shí)現(xiàn)多通道緩沖串口的程序進(jìn)行說(shuō)明，實(shí)現(xiàn)二次Bootload的過(guò)程框圖如圖1所示。

　　首先調(diào)入調(diào)試好的用戶程序工程文件MeBSP_test.pjt工程作為例程，然后在此工程文件中引入3個(gè)文件。

　　程序編寫(xiě)好后，要引入3個(gè)很重要的文件；EMIF的值定義文件(c6713_emif.s62)；關(guān)于EMIF的設(shè)置和數(shù)據(jù)搬移的程序(boot_c67lx_2.s62)；cmd配置文件(lnk2.cmd)。同時(shí)，其原來(lái)的mcbsp.cmd文件要去掉。圖2做了一個(gè)對(duì)比。圖2(a)為原程序，圖2(b)為生成要燒寫(xiě)的數(shù)據(jù)的程序，圖2(b)中加入了3個(gè)文件，原有的mcbsp.cmd去掉了。其中boot_c67lx_2.s62是通用的，c6713_emif.s62要根據(jù)具體實(shí)際的芯片配置EMIF的參數(shù)。

其中boot_c671x_2.s62包含了.boot_load的函數(shù)，這個(gè)函數(shù)包含幾個(gè)過(guò)程，如圖3所示。c6713_emif.s62文件包括EMIF的幾個(gè)參數(shù)配置。Ink2.cmd文件位COFF的配置。

　　其次，就是把生成的*.out文件首先使用CCS開(kāi)發(fā)環(huán)境自帶的工具Hex6x.exe把工程生成的*.out文件轉(zhuǎn)化成hex格式，在DOS環(huán)境下指令為>Hex6x.exeboot.cmd。

　　最后根據(jù)Flash存儲(chǔ)器芯片的要求把hex文件燒寫(xiě)到Flash存儲(chǔ)器中指定的地址即可。本例采用的AM29LV800BB-70ecFlash存儲(chǔ)器芯片，采用3.3 V供電，完全兼容JEDEC標(biāo)準(zhǔn)，并支持在系統(tǒng)編程，用戶只需向其內(nèi)部的命令寄存器寫(xiě)入命令序列即可實(shí)現(xiàn)部分擦除、全部擦除、數(shù)據(jù)寫(xiě)人等功能；同時(shí)可提供硬件和軟件方法來(lái)檢查Flash存儲(chǔ)器的操作執(zhí)行情況。首先需要對(duì)芯片進(jìn)行擦除全部變?yōu)?xFFFF，然后再進(jìn)行燒寫(xiě)。由于Flash存儲(chǔ)器是以16位進(jìn)行訪問(wèn)的，所以對(duì)Flash存儲(chǔ)器而言其物理地址以16位為單位進(jìn)行編址，而程序中使用的邏輯地址是以字節(jié)為單位進(jìn)行編址的，二者之間的關(guān)系如下：邏輯地址=物理地址<<1 ，所以程序中有地址偏移。下面給出燒寫(xiě)的程序。

　　2 帶有中斷向量表的二次Bootloader的實(shí)現(xiàn)

　　第1節(jié)介紹了一般的二次Bootload過(guò)程，但當(dāng)需要boot帶中斷向量表的程序時(shí)，需要仔細(xì)考慮3個(gè)重要文件的編程，否則將會(huì)遇到意想不到的后果。

　　2.1 配置文件Ink2.cmd

　　Ink2.cmd有了細(xì)微差別，此時(shí)有中斷向量表，所以在分配時(shí)要考慮vectors的分配空間。在配置文件中差異主要在Memory中，section的部分如下：

　　                                           SECTIONS

　　MEMORY的差別具體如下：

　　a) 沒(méi)有考慮中斷向量表配置的部分程序：

　　b) 考慮中斷向量表配置的部分程序：

　　.vectors為中斷向量表，其有0x200的長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，必須放在0x90000000的地址處，.boot_load緊接著放置。

　　2.2 中斷向量表文件vec.asm

　　還有一個(gè)很重要的一點(diǎn)是圖2中vec.asm文件的變化。在調(diào)試程序時(shí)，中斷向量表開(kāi)始會(huì)直接跳到c_int00處，但是待燒寫(xiě)的前1 kB數(shù)據(jù)，首先要進(jìn)行EMIF設(shè)置和搬移過(guò)程，所以其指向要發(fā)生變化。

　　vecter.asm部分程序如下：

　　a) 原程序的vecter.asm部分程序：

　　b) 產(chǎn)生Bootload數(shù)據(jù)的程序的vecter.asm部分程序：

　　以上程序中，程序a)開(kāi)始是指向c_int00，程序b)為指向_boot，即.boot_load()的人口。這是因?yàn)樵? kB的程序復(fù)制完成后，程序即開(kāi)始執(zhí)行。首先應(yīng)執(zhí)行二次boot程序，即入口點(diǎn)_boot，完成二次boot后，再執(zhí)行正常的初始化C語(yǔ)言環(huán)境代碼，進(jìn)而跳轉(zhuǎn)到用戶main函數(shù)。此時(shí)生成的.out的文件，通過(guò)hex6x.exe轉(zhuǎn)化成可燒寫(xiě)的數(shù)據(jù)。

　　2.3 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的配置文件boot.cmd

　　通過(guò)hex6x.exe可以把boot.out文件轉(zhuǎn)化成boot.hex形式，方便燒寫(xiě)到Flash存儲(chǔ)器中。此時(shí)Boot.cmd的也要做相應(yīng)的變化，把中斷向量表的程序同.boot_load程序，程序段，數(shù)據(jù)段一樣轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)。

　　boot.cmd配置程序如下：

　　a) 沒(méi)有考慮中斷向量表的boot.cmd配置：

　　b) 考慮中斷向量表boot.cmd配置：

　　以上程序中l(wèi)en可以根據(jù)實(shí)際程序的長(zhǎng)度進(jìn)行修改，如果用hex6x.exe boot.cmd進(jìn)行轉(zhuǎn)化，程序長(zhǎng)度過(guò)短時(shí)，會(huì)產(chǎn)生警告提示。此時(shí)可以查看map文件，看看程序和數(shù)據(jù)占用的空間來(lái)定len的大小，只要len大于實(shí)際的程序長(zhǎng)度即可。Romwidth根據(jù)所用的Flash存儲(chǔ)器的位數(shù)來(lái)定，如果是8位的就寫(xiě)8，如果是16位的就換成16。以上程序中，程序b)與程序a)不同的是加入了.vectors，使得生成的boot.hex文件中0x0000 0000地址就為vectors的程序。此時(shí)生成的*.hex的文件可以燒寫(xiě)到Flash中。

　3 結(jié)束語(yǔ)

　　本文以TI公司高性能DSP TMS320C6000系列芯片為例，介紹了從Flash存儲(chǔ)器進(jìn)行引導(dǎo)，帶中斷向量表的二次Bootloader的新途徑，其中對(duì)Bootloader的程序需要改寫(xiě)的部分詳細(xì)敘述了具體的差別，從而為T(mén)MS320C6000系列DSP的開(kāi)發(fā)提供了一種新的思路。該方法簡(jiǎn)單可行，在TI公司提供的文檔上,只要稍做修改就可以得到正確的結(jié)果，該方法已在實(shí)際工程中得到具體應(yīng)用，系統(tǒng)性能穩(wěn)定。一般情況下中斷向量表的首地址都為0x0000 0000，如果中斷向量表沒(méi)有設(shè)在0x0000 0000地址時(shí)，要對(duì)boot_c671x_2.s62文件中ISTP進(jìn)行設(shè)置，此時(shí)vectors就不需要放在1 kB的數(shù)據(jù)中，而是在1 kB的程序空間中指向vectors的初地址。