TMS320DM355(以下簡稱DM355)處理器是TI公司推出的面向便攜高清視頻應(yīng)用的基于ARM9+協(xié)處理器架構(gòu)的新型低成本DaVinci平臺[1-2]，主要應(yīng)用于媒體播放器、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼相框、IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、視頻嬰兒監(jiān)視器等[3]。該處理器具有獨(dú)特的啟動方式，其啟動方式的選擇和硬件設(shè)置是開發(fā)的關(guān)鍵問題之一[4]。本文基于DM355的嵌入式目標(biāo)板和TI公司的DVSDK，介紹了DM355的啟動方式設(shè)置、啟動并引導(dǎo)U-Boot的過程。

1 總體啟動流程
1.1 啟動方式設(shè)置
    DM355的ARM可以從異步外部存儲器接口(AEMIF)上的OneNAND或者從ARM的內(nèi)部ROM啟動，這是由管腳BTSEL[1:0]的配置決定的[5]。BTSEL[1:0]也可以進(jìn)一步設(shè)置ROM啟動方式，即在芯片重置之后，除了當(dāng)BTSEL[1:0]=01表明AEMIF已啟動外，ARM一定從內(nèi)部ROM的0x00008000處開始啟動，ARM內(nèi)部ROM中的這部分程序稱作ROM Boot Loader（簡稱RBL）。因是TI公司嵌在DM355的內(nèi)部ROM里面的，用戶不能更改。
    BTSEL[1:0]共有如下4種設(shè)置[6]：
    (1)BTSEL[1:0]=01時，為AEMIF啟動方式，這種模式由硬件控制，啟動不包含ARM內(nèi)部ROM(即RBL不運(yùn)行)。在由OneNAND啟動的情況下，用戶必須自己在OneNAND的啟動頁中放入必要的啟動代碼,這些代碼必須為OneNAND設(shè)備設(shè)置AEMIF模塊。在AEMIF被設(shè)置之后，啟動會緊跟OneNAND啟動頁中的AEMIF管理頁而繼續(xù)。
    (2)BTSEL[1:0]=00時，RBL運(yùn)行，NAND啟動。
    (3)BTSEL[1:0]=10時，RBL運(yùn)行，MMC/SD啟動。
    (4)BTSEL[1:0]=11時，RBL運(yùn)行，UART啟動。
    由此可見，不經(jīng)由RBL的啟動方式只有BTSEL[1:0]=01一種，而經(jīng)由RBL的啟動方式有3種（此時BTSEL[1:0]≠01）。
    當(dāng)芯片被設(shè)置成NAND啟動模式時，如果啟動失敗，則DM355會嘗試MMC/SD 啟動；如果MMC/SD 啟動失敗，則DM355會再次嘗試這種啟動方式；如果UART啟動失敗，DM355會再次嘗試這種啟動方式。
    DM355的總體啟動流程如圖1所示。

    NAND啟動與OneNAND啟動適用于系統(tǒng)參數(shù)和功能固定的應(yīng)用場合，二者在價格和讀寫速度上的差異也使得設(shè)計者可以根據(jù)需求做出權(quán)衡。而MMC/SD啟動適用于系統(tǒng)參數(shù)和功能經(jīng)常需要改變的場合。UART啟動一般應(yīng)用于調(diào)試階段而非實際應(yīng)用。
    在設(shè)計系統(tǒng)選擇啟動方式時，可以根據(jù)各種方式的特點(diǎn)，選擇合適的方式啟動系統(tǒng)。
1.2 啟動中的狀態(tài)標(biāo)志
    DM355的RBL會用GIO61來指示啟動狀態(tài)（可以用來驅(qū)動LED），這可以幫助開發(fā)者更直觀地觀察系統(tǒng)的狀態(tài)。重啟之后，GIO61被初始化為低電平。
    (1)如系統(tǒng)上電時通過NAND啟動，未成功后會嘗試通過MMC/SD啟動，在此期間GIO61以4 Hz的頻率切換高低電平。
    (2)如系統(tǒng)被上電時通過MMC/SD啟動，在嘗試啟動期間GIO61以4 Hz的頻率切換高低電平。
    (3)如系統(tǒng)上電時通過UART啟動，在嘗試啟動期間GIO61以2 Hz的頻率切換高低電平。
    當(dāng)啟動成功之后，在程序被移交給UBL之前，GIO61被設(shè)置為高電平。其過程如圖2所示。

    總之，RBL在BTSEL[1:0] ≠01時運(yùn)行的情況下，控制權(quán)被交給RBL，待讀取BTSEL[1:0]的狀態(tài)之后，RBL才執(zhí)行合適的代碼。
2 NAND啟動流程
    NAND Flash存儲器具有容量較大、擦寫速度快等優(yōu)點(diǎn)，適用于大量數(shù)據(jù)的存儲，但不支持片內(nèi)執(zhí)行(XIP)。NOR Flash支持片內(nèi)執(zhí)行，讀速度稍快于NAND Flash，但寫入速度遠(yuǎn)落后于NAND Flash，且二者接口不同，這就決定了NAND Flash適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲而NOR Flash適用于小量代碼存儲的特點(diǎn)。另外，接口的特點(diǎn)也決定了NAND Flash的讀寫更復(fù)雜，必需要驅(qū)動。
    當(dāng)BTSEL[1:0]被設(shè)置為00時，NAND模式將啟動，NAND啟動模式默認(rèn)NAND位于EM_CE0接口，這個接口的總線設(shè)置由管腳AECFG[3:0]確定。AECFG[3:0]必須被正確地設(shè)置， EMIF的信號才能被NAND器件采用。
    NAND啟動流程如下：
    (1)RBL執(zhí)行，初始化0x4000～0x7FFF（2 KB）的空間作為堆棧，最后32 bit（0x7FFC～0x8000）閑置,因為這里會被寫入找到的UBL的塊號。此時會禁止所有中斷、中斷請求和快速中斷請求。
    (2)NAND器件的設(shè)備ID被從NAND讀出來，然后從RBL的信息表中讀取出一些必要的信息(如頁大小和塊大小)。信息表是DM355所支持的NAND設(shè)備的列表；然后，RBL在NAND的block 1中的page 0尋找UBL的描述符。
    (3)如果有效的UBL沒有被找到（這取決于是否讀到了正確的魔幻數(shù)），下一個塊會繼續(xù)被尋找，最多連續(xù)搜尋24個塊，這是為了防止NAND中的壞塊，搜尋24個塊足夠應(yīng)付絕大部分NAND中的錯誤。
    魔幻數(shù)是基于在一個塊的第0頁的前32 bit讀取0xA1ACEDxx而探測到的，只有塊1～塊24的page 0將會被讀取和尋找魔幻數(shù)。
    (4)當(dāng)一個有效的UBL標(biāo)識符被找到之后，這個塊的號碼被寫在ARM內(nèi)部RAM的最后32 bit，即0x7ffc～0x8000。這種特性是為了調(diào)試方便，通過讀這32 bit(例如通過JATG)，可以知道UBL在哪一個NAND塊讀到了有效的UBL標(biāo)識符，如果在搜尋完24個塊之后還沒有找到有用的標(biāo)識符，則DM355將會嘗試通過MMC/SD啟動。
    (5)當(dāng)有效的UBL被找到之后，RBL會處理UBL描述符，描述符給出了裝載UBL和移交UBL控制權(quán)所需要的信息。接下來UBL被讀取和處理，RBL首先可能會根據(jù)魔幻數(shù)所提供的信息啟用一些與快速EMIF和高速緩存相關(guān)的操作。此外，描述符提供了在UBL的拷貝期間是否應(yīng)用DMA的信息。一但啟動條件確立了，RBL拷貝UBL到DM355的內(nèi)部RAM，起始地址為0x00000020，開始的32 B是ARM的系統(tǒng)中斷向量表(8個向量，每個4 B)。UBL的拷貝始于這32 B的中斷向量表之后，提供了用戶裝載程序的必要的細(xì)節(jié)。表1為UBL描述符的格式。
      魔幻數(shù)的最后兩位決定了NAND的啟動模式，如表2所示。

      NAND RBL應(yīng)用4 bit ECC校驗來確定在將UBL讀取到內(nèi)部RAM時是否有錯誤發(fā)生。假如4 bit ECC校驗探測到了錯誤，則UBL會通過ECC修正算法來修正錯誤。如果由于其他原因讀取UBL失敗，則拷貝過程會因為需要魔幻數(shù)而立即暫停，然后RBL會從找到魔幻數(shù)的那一塊繼續(xù)尋找相鄰的塊，以找尋另一魔幻數(shù)。當(dāng)找到下一魔幻數(shù)時，將重復(fù)這一過程。利用這種機(jī)制，魔幻數(shù)和UBL可以被復(fù)制達(dá)24次，給予NAND讀取錯誤以足夠的冗余和錯誤恢復(fù)能力。
    如果在搜索了24個塊之后沒有找到有效的UBL描述符，則RBL會轉(zhuǎn)向去通過MMC/SD啟動。
    (6)將UBL讀取到內(nèi)部RAM之后，RBL將控制權(quán)交給UBL。
    (7)UBL開始掃描NAND以尋找ABL(Application Boot Loader)描述符的魔幻數(shù)，如果找到了描述符，則UBL將ABL裝載進(jìn)DDR，并跳轉(zhuǎn)到ABL的入口地址。TI公司的UBL在8和9兩個NAND塊中找尋ABL的描述符，如果找不到，則屏幕會顯示以下信息：
    UBL: Failed to read app descriptor
    UBL: NANDBoot() failed
    類似于UBL的描述符和魔幻數(shù)，ABL的描述符和魔幻數(shù)分別如表3、表4所示。
    NAND啟動的總體流程如圖3所示。

3 嵌入式目標(biāo)板
    基于DM355處理器的目標(biāo)板原理框圖如圖4所示。
    目標(biāo)板上主要資源包括：(1)TMS320DM355處理器，可工作在216/270 MHz；(2)512 MB的NAND Flash，型號為Sumsang K9F4G08U0A，包含4 096個塊，每塊含64個頁，頁大小為2 048 B。芯片ID為0xDC[7]；(3)128 MB DDR2，主頻為533 MHz。
4 通過CCS燒寫UBL及ABL
    (1)CCS的配置
    安裝TDS510驅(qū)動，連接TDS510仿真器、DM355及PC機(jī)，打開CCS的配置程序，配置好DM355的JATG仿真環(huán)境[8]，使CCS可以識別目標(biāo)板。
    (2)燒寫UBL及ABL(U-Boot)
    在CCS下打開TI公司的DVSDK中的NAND_progra-mmer.pjt，這是一個向NAND中寫入UBL及ABL的CCS工程。打開nandProg.c可以看到下面定義好的UBL及ABL魔幻數(shù)：
unsigned int ubldesc [] = {
0xA1ACED00,    //Magic number
0x00000020,    //Entry point for the UBL
0x00000007,    //No. of pages for the UBL code
0x1,         //Starting block of UBL in NAND
0x1             //Starting page of UBL in NAND
};
unsigned int appdesc [] = {
    0xB1ACED22,    //Magic number
    0x0000000A,    //Start block in NAND
    0x81080000,    //Start address in DDR
    0x81080000,    //Entry point
    0x00000200,    //No. of pages for the complete Application
    0x00000000    //compression flag
    };
    在開發(fā)時可以根據(jù)開發(fā)需要對其進(jìn)行改動，但要注意UBL及ABL的大小對其中一些參數(shù)的影響。
    (3)編譯NAND_programmer.pjt并運(yùn)行，根據(jù)提示輸入編譯好的UBL與U-Boot二進(jìn)制文件。DVSDK開發(fā)包中有利用CCS編譯UBL的工程，可以根據(jù)需求對其進(jìn)行改動，但要注意其生成.BIN文件的大小，因為U-Boot在Lunix環(huán)境下進(jìn)行編譯也生成一個.BIN格式的文件。
    (4)用串口線連接DM355與PC機(jī)，啟動DM355目標(biāo)板，登錄到U-Boot。此時可以通過U-Boot的指令來查看位于NAND中的UBL與RBL描述符[9]，并證實修改的有關(guān)UBL和UBL的參數(shù)。
    實驗表明，系統(tǒng)能依照設(shè)定的方式從NAND啟動，并成功登陸U-Boot命令行，而且可以通過指令來查看魔幻數(shù)與描述符。下一步的工作是建立操作系統(tǒng)內(nèi)核，并下載到存儲器，建立文件系統(tǒng)，從而建立完整的開發(fā)環(huán)境。
參考文獻(xiàn)
[1] TI公司.面向便攜高清視頻應(yīng)用的DaVinci DM355處理器[J].世界電子元器件，2008(4)：54-58.
[2] Texas Instruments.DM355 Linux PSP 1.20 release notes[M]. 2009.
[3] 劉繼超.基于DM355的嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[D]. 青島：青島科技大學(xué)，2009.
[4] 王薇薇.基于DM355的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 武漢：武漢理工大學(xué)，2010
[5] Texas Instruments.TMS320DM355 digital media system-on-Chip(DMSoC)-SPRS463G[M].2007.
[6] Texas Instruments.TMS320DM355 DMSoC ARM subsystem reference guide.2007.
[7] Samsung Group.K9F4G08U0A datasheet.2005.
[8] Texas Instruments.Code composer studio development tools v3.3 getting started guide.2006.
[9] DENXU-BOOT及Linux使用手冊.2005.