摘?要: 介紹’C5402 DSP芯片幾種自舉引導(dǎo)方法的特點(diǎn)，對(duì)最常用的并行自舉引導(dǎo)方式進(jìn)行了深入的分析及研究，并通過(guò)實(shí)例說(shuō)明建立自舉表的步驟及應(yīng)注意的問(wèn)題。?

　　關(guān)鍵詞: 數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)? 自舉引導(dǎo)? 并行引導(dǎo)?

?

　　在DSP領(lǐng)域，TI公司(德州儀器公司)一直處于世界霸主地位，它生產(chǎn)的TMS320系列DSP芯片以其獨(dú)特的哈佛結(jié)構(gòu)、硬件密集型方案和靈活的指令系統(tǒng)成為數(shù)字信號(hào)處理器產(chǎn)業(yè)中的領(lǐng)先者[1]。其C5000系列DSP芯片具有功耗小、高度并行等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足眾多領(lǐng)域的實(shí)時(shí)處理要求。尤其是新近推出的TMS320VC5402及 TMS320UC5402(簡(jiǎn)稱’C5402)以其獨(dú)有的高性能、低功耗及低價(jià)位等優(yōu)勢(shì)，在推出之初便受到業(yè)界人士的普遍歡迎。?

　　為充分利用DSP快速運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，通常希望用戶程序能在DSP中高速運(yùn)行，這就需要運(yùn)用DSP自舉引導(dǎo)功能。本文以’C5402為例，說(shuō)明自舉引導(dǎo)的特點(diǎn)及自舉表建立的步驟。?

1 幾種自舉引導(dǎo)方式?

1.1 自舉引導(dǎo)方式簡(jiǎn)介?

　　眾所周知，欲獲得全速的DSP運(yùn)行速度，方法之一是在DSP芯片出廠前將用戶程序掩膜在其片內(nèi)的ROM上。這種方法對(duì)大部分應(yīng)用場(chǎng)合并不適用，且成本很高。對(duì)大多數(shù)用戶而言，可行的方法是利用DSP自舉引導(dǎo)功能。?

　　Bootlooader(自舉引導(dǎo)程序，也稱引導(dǎo)裝載程序)是在出廠前固化在DSP芯片內(nèi)ROM中的一段程序代碼，其主要功能是在上電或復(fù)位時(shí)將用戶程序從外部加載至程序存儲(chǔ)器(片內(nèi)RAM或擴(kuò)展的RAM)中，以便實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行。因此，用這種方法可以以較低的成本實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行。不同型號(hào)的DSP，其Bootlooader也不同。如TMS320C54X系列的DSP提供了四種自舉引導(dǎo)方法^[2]:并行EPROM、并行I/O口、串行口及主機(jī)接口HPI自舉引導(dǎo)方式，它們適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。?

1.2? ’C5402 DSP自舉引導(dǎo)方式?

　　新近推出的’C5402 DSP片內(nèi)ROM掩膜的Bootlooader程序與TMS320C54X系列的其它DSP有較大的不同，它包括以下五種自舉引導(dǎo)方式:主機(jī)接口HPI、并行口、標(biāo)準(zhǔn)串行口、8位串行EEPROM及I/O口自舉引導(dǎo)方式。?

　　DSP上電復(fù)位后，首先檢查其MP/引腳，如果該引腳為高電平，說(shuō)明DSP被設(shè)置為微處理器工作方式，即從外部程序存儲(chǔ)器0FF80h地址開始執(zhí)行用戶程序;若該引腳為低電平，說(shuō)明DSP被設(shè)置為微計(jì)算機(jī)工作方式，即從片內(nèi)ROM的0FF80h起執(zhí)行程序?！疌5402 DSP片內(nèi)4K ROM掩膜了TI設(shè)計(jì)的幾段程序，其中包括自舉引導(dǎo)程序，具體內(nèi)容如表1所示^[3]。因此，為利用自舉引導(dǎo)功能，必須將DSP設(shè)置為微計(jì)算機(jī)工作方式，即MP/=0。?

　　由表1可見(jiàn)，從片內(nèi)ROM的0FF80h地址開始存放的是中斷向量表，它實(shí)為一條分支轉(zhuǎn)移指令(BD 0F800h)。該指令使程序跳轉(zhuǎn)至0F800h，并從此開始執(zhí)行自舉引導(dǎo)程序。?

　　在執(zhí)行自舉引導(dǎo)搬移程序之前，首先進(jìn)行初始化，其程序片段如下:?

0000:F800 ?

　　SSBX??? INTM???????; INTM=1，使中斷失效?

　　STM #0FFFFh，IFR?? ; 清除IFR標(biāo)志 ?

　　LD? #0h，DP????????; DP=0，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器頁(yè)指針為0?

　　ORM #02B00h，ST1?? ; XF=INTM=OVM=SXM=1?

　　ORM #020h，PMST????; OVLY=1?

　　STM #07FFFh，SWWSR ; SWWSR=07FFFh?

　　STM #07Dh，SP????? ; SP=07Dh?

　　從以上程序可看出，初始化的內(nèi)容主要包括:?

　?、訇P(guān)閉所有可屏蔽中斷(INTM=1);?

　?、趯⑵瑑?nèi)DARAM映射至程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間(OVLY=1);?

　?、蹖⒊绦?、數(shù)據(jù)及I/O存儲(chǔ)空間均設(shè)置為7個(gè)等待狀態(tài)(SWWSR=07FFFh)。?

　　初始化完成后，根據(jù)外部設(shè)定的條件，選擇不同的自舉引導(dǎo)方式，判斷條件是有先后順序的，其流程如圖1所示。

?

?

　　圖1中各種自舉引導(dǎo)方式各有特點(diǎn)^[3]:?

　?、僦鳈C(jī)接口HPI自舉引導(dǎo)方式?

　　欲執(zhí)行的程序代碼通過(guò)HPI(主機(jī)接口總線)由外部主處理器加載至片內(nèi)存儲(chǔ)器中。一旦主處理器改變了被加載代碼的起始地址(存放于內(nèi)存007Fh處)，便開始執(zhí)行程序。?

　　②8位串行EEPROM自舉引導(dǎo)方式?

　　自舉引導(dǎo)程序通過(guò)一串聯(lián)的EEPROM讀取自舉表，并按照自舉表中指定的方式加載代碼。該EEPROM與設(shè)置為clockstop模式的多通道緩沖串口McBSP1相連接。?

　?、?a class="innerlink" href="http://ihrv.cn/tags/并行自舉" title="并行自舉" target="_blank">并行自舉引導(dǎo)方式?

　　自舉引導(dǎo)程序通過(guò)外部并行接口總線讀取存放于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間中的自舉表。自舉表的內(nèi)容包括:欲加載的各段代碼、各代碼段長(zhǎng)度、各代碼段存放的目標(biāo)地址、程序入口地址及其它配置信息。?

　　④標(biāo)準(zhǔn)串行口自舉引導(dǎo)方式?

　　自舉引導(dǎo)程序通過(guò)被設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)模式的多通道緩沖串口McBSP0讀取自舉表，并按照自舉表中指定的方式加載代碼。McBSP0及McBSP1分別支持16位及8位串行接收方式。?

　?、軮/O自舉引導(dǎo)方式?

　　自舉引導(dǎo)程序通過(guò)外部并行接口總線從地址為0h的I/O口讀取自舉表。該外部并行接口總線使用了異步握手協(xié)議(利用XF及BIO引腳)，使數(shù)據(jù)傳輸速度可按外部設(shè)備的要求設(shè)置。?

2 并行自舉引導(dǎo)方式?

　　在’C5402的五種自舉引導(dǎo)方式中，并行自舉引導(dǎo)方式是最常用的一種。欲加載的各代碼段存放在字寬為8位或16位的外部存儲(chǔ)器中，在自舉引導(dǎo)時(shí)，通過(guò)外部并行接口總線將這些代碼從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間傳送到程序存儲(chǔ)空間。?

　　在并行引導(dǎo)方式中，由于可重新設(shè)置SWWSR及BSCR寄存器的內(nèi)容，所以當(dāng)從快速的外部存儲(chǔ)器EEPROM引導(dǎo)用戶程序時(shí)，可采用較少的軟件等待狀態(tài)(默認(rèn)為7個(gè)等待狀態(tài))。?

　　并行自舉引導(dǎo)方式流程圖如圖2所示。從圖2可知，自舉表首地址既可從地址為0FFFFh的I/O口讀取，也可從地址為0FFFFh的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器獲得。兩種方式中，后者更為方便，因?yàn)樵趩纹耐獠看鎯?chǔ)器EPROM或FLASH中可同時(shí)包含自舉表內(nèi)容及自舉表存放的首地址。對(duì)’C5402而言，有效的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址范圍為04000h～0FFFFh。?

?

?

　　并行自舉引導(dǎo)程序片段如下:?

　　...?

　　xentry? .set??? 61H???? ;61h存放程序入口地址的XPC值?

??? entry???.set??? 62H???? ;62h存放程序入口地址?

　　src???? .set??? 65H???? ;65h存放自舉表首地址?

　　...?

0000:F831 ?

　　STM #0h， @xentry?????? ;初始化程序入口地址?

　　STM #boot， @entry????? ;?

　　PORTR #0FFFFh，@src???? ;從I/O口讀取自舉表的首地址 ?

??? MVDK @src，AR1????????? ;將自舉表的首地址送至AR1中?

??? LD? *AR1+，A??????????? ;(AR1)→A， AR1=AR1+1?

　　SUB #010AAh，A，B?????? ;B=A-10AAh?

　　BC? par16，BEQ????????? ;若B=0，執(zhí)行16位并行自舉程序?

??? AND #0FFh，A??????????? ;屏蔽A高16位?

　　SUB #08h，A，B????????? ;B=A-08h?

　　BC? chk_data，BNEQ????? ;若B≠0， 程序跳轉(zhuǎn)至chk_data?

　　LD? *AR1+，A??????????? ; (AR1)→A， AR1=AR1+1?

　　AND #0FFh，A??????????? ;屏蔽A高16位?

　　SUB #0AAh，A??????????? ;A=A-0AAh?

　　BC? par08，AEQ???????? ?;若A=0， 執(zhí)行8位并行自舉程序chk_data STM #0FFFFh，AR1 ;從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀取自舉表首地址?

　　NOP???????? ??????????? ;避免流水線沖突?

　　NOP???????????? ??????? ;避免流水線沖突?

　　LD? *AR1+，A??????????? ;(AR1)→A， AR1=AR1+1?

　　STLM A，AR1???????? ??? ;將A低16位內(nèi)容存入AR1中?

　　NOP?????????????????? ? ;避免流水線沖突?

　　NOP???????????????????? ;避免流水線沖突?

　　LD *AR1+，A???????????? ;(AR1)→A， AR1=AR1+1?

　　SUB #010AAh，A，B?????? ;B=A-10AAh?

　　BC? par16，BEQ????????? ;若B=0，執(zhí)行16位并行自舉程序?

　? STM #0FFFFh，AR1??????? ;(0FFFFh)→AR1?

　　NOP??????????????????? ?;避免流水線沖突?

　　NOP??????????????????? ?;避免流水線沖突?

　　LDU *AR1-，A??????????? ;(AR1)→A，AR1=AR1-1，符號(hào)位置0?

　　AND #0FFh，A??????????? ;屏蔽A高16位?

　　SUB #08h，A，B?????? ?? ;B=A-08h?

　　BC? ser_ini，BNEQ?????? ;若B≠0， 程序跳轉(zhuǎn)至ser_ini?

　　LD *AR1+，A?????????? ? ;(AR1)→A， AR1=AR1+1?

　　AND #0FFh，A??????????? ;屏蔽A高16位?

　　SUB #0AAh，A??????????? ;A=A-0AAh?

　　BC? par08，AEQ????????? ;若A=0，執(zhí)行8位并行自舉程序?

　　ser_ini?

　　...??????????????????? ?;標(biāo)準(zhǔn)串行口自舉引導(dǎo)程序?

　　par08?

　　...??????????????????? ?;8位并行自舉搬移程序?

　　par16?

　　...???????????????????? ;16位并行自舉搬移程序?

3 自舉表的建立?

　　自舉表的內(nèi)容不僅包括了欲加載的各段代碼，而且包括各段代碼長(zhǎng)度、各代碼段存放的目標(biāo)地址、程序入口地址等信息。因此若想利用自舉引導(dǎo)功能，首先必須正確建立自舉表。自舉表可由hex500格式轉(zhuǎn)換器自動(dòng)生成。hex500實(shí)際為一通用程序，它將公共目標(biāo)文件格式——COFF文件轉(zhuǎn)換成各種EPROM或FLASH的編程格式。因此，在使用hex500工具之前，首先必須對(duì)DSP的匯編語(yǔ)言、C語(yǔ)言或兩者的混合編程語(yǔ)言進(jìn)行匯編、編譯、鏈接，生成COFF格式的.out文件，然后再通過(guò)設(shè)置適當(dāng)?shù)倪x項(xiàng)生成用戶所要求的自舉表。?

　　為了書寫及修改方便，可將hex500的所有選項(xiàng)及輸入輸出文件名以.cmd 批處理命令文件的形式保存。下面以一個(gè)DSP匯編語(yǔ)言程序example.asm為例，說(shuō)明建立’C5402自舉表的具體步驟。?

　　第一步:對(duì)example.asm進(jìn)行編譯，生成example.obj文件。不論是用Windows 環(huán)境下的CCS(Code Composer Studio)，還是用DOS環(huán)境下的asm500命令文件，編譯時(shí)必須加選項(xiàng)—v548，且DOS的asm500版本必須在1.2以上，否則無(wú)法生成正確的’C5402自舉表。?

　　第二步:鏈接，生成example.out文件。?

　　第三步:使用hex500格式轉(zhuǎn)換工具，將example.out文件轉(zhuǎn)換成example.hex文件，命令格式如下:?

　　C:tic5400cgtoolsbin>hex500 example.cmd?

　　注:在上面的命令行中，example的擴(kuò)展名cmd一定要加上。?

　　以下是命令文件example.cmd的內(nèi)容:?

　　example.out???? /*被轉(zhuǎn)換的COFF文件名?

　　-e 200h???????? /*程序入口地址被定義為200h?

　　-a????????????? /*轉(zhuǎn)換為ASCII-hex格式文件?

　　-o example.hex? /*轉(zhuǎn)換后文件名為example.hex?

　　-memwidth 16??? /*外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器字寬為16位?

　　-romwidth 16??? /*ROM字寬為16位?

　　-boot?????????? /*將COFF文件中各段均轉(zhuǎn)換至自舉表?

　　-bootorg 8000h? /*存放自舉表的首地址為8000h?

　　如果example.asm是一個(gè)簡(jiǎn)單的求乘法累加運(yùn)算，程序內(nèi)容如下^[2]:?

　　*****************************************?

　　* example.asm y=a1*x1+a2*x2+a3*x3+a4*x4?? *?

　　*****************************************?

　　.title? ″e(cuò)xample.asm″???????? ;源程序取名為example.asm?

STACK .usect ″STACK″，10h? ?? ;為名為STACK的堆棧預(yù)留16個(gè)單元?

??? .bss? x， 4?????????????? ? ;在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中為未初始?

??? .bss??? a， 4???????????? ?? 化變量(續(xù)) x， a， y分別?

??? .bss??? y， 1??????????? ??? 預(yù)留4，4，1個(gè)單元?

??? .def ?? ?start????????????? ;?

??? .data?????????????????????? ;以下為數(shù)據(jù)段?

table:.word? 1， 2， 3， 4???? ;在以標(biāo)號(hào)table開始的8個(gè)?

??? .word? 8， 6， 4， 2??????? 程序存儲(chǔ)單元中存放8個(gè)已初始化數(shù)據(jù)?

??? .text?????????????????????? ;以下為程序段?

start: STM? # STACK+10，SP? ;設(shè)置堆棧指針?

??? STM? # table， AR1????? ;AR1指向table的首地址?

??? STM? # x， AR2????????? ;AR2指向存放變量x的首地址?

??? STM? # 7， AR0????????? ;AR0=7?

??? LD? # 0， A???????????? ;A=0?

loop:?? LD? *AR1+， A?????? ;(AR1)→A， AR1=AR1+1?

??? STL ? A， *AR2+???????? ;A→(AR2) ， AR2=AR2+1?

??? BANZ? loop，*AR0-?????? ;若AR0≠0，循環(huán)，AR0=AR0-1?

??? CALL? sum?????????????? ;若AR0=0，調(diào)用sum子程序?

end:??? B ? ?end??????????????????? ;?

sum:??? LD? ? #0， A??????? ;A=0?

??? STM? #a， AR3?????????? ;AR3指向存放變量a的首地址?

??? STM? #x， AR4?????????? ;AR4指向存放變量x的首地址?

??? RPT ? #3??????????????? ;?

??? MAC *AR3+，*AR4+，A???? ;完成三次乘法累加運(yùn)算?

??? STL A，@y???????????? ? ;將結(jié)果存入預(yù)留的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中?

??? RET???????????????????? ;返回主程序?

??? .end??????????????????? ;結(jié)束匯編命令?

　　則生成的example.hex文件的內(nèi)容如表2所示。?

?

?

??? 如果將example.hex的內(nèi)容燒寫至16位EPROM中，則其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)如表3所示。?

?

?

　　由表3 的EPROM數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)可看出，在0FFFFh地址處存放的是自舉表首地址8000h。從8000h處開始是16位自舉表的內(nèi)容。自舉表的第一個(gè)字是16位自舉標(biāo)記10AA，第二、三個(gè)字分別為寄存器SWWSR及BSCR的內(nèi)容。從第四個(gè)字開始分別是程序入口地址、各代碼段長(zhǎng)度、存放各代碼段的目標(biāo)地址及各段代碼(本例含有程序段及數(shù)據(jù)段)，最后為塊結(jié)束標(biāo)志0000h。這樣， 一個(gè)正確的自舉表就建立起來(lái)了。?

　　’C5402 DSP芯片為用戶提供了豐富靈活的自舉引導(dǎo)方式，用戶可根據(jù)各自的需求選擇不同的引導(dǎo)方式，其中并行自舉是最常用的引導(dǎo)方式之一。正確建立自舉表是充分利用自舉引導(dǎo)功能的前提及關(guān)鍵。?

參考文獻(xiàn)?

1 張雄偉，曹鐵勇.DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社，2000.9?

2 戴明楨.TMS320C54X數(shù)字信號(hào)處理器結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用. TI DSPS UNIVERSITY，1999.7?