《電子技術(shù)應(yīng)用》
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大容量無(wú)線傳輸技術(shù)中高性能DSP 的啟動(dòng)方法
來(lái)源:中電網(wǎng)
摘要: 在極低譜密度,高頻譜利用率的大容量無(wú)線傳輸技術(shù)中,高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理成為技術(shù)的關(guān)鍵。目前市場(chǎng)上,能滿足對(duì)高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理的需要有具有良好的可編程性的器件主要有DSP 和FPGA。 TMS320C6000 系列DSP 是TI 公司推出的一種高性能的數(shù)字信號(hào)處理器,包含定點(diǎn)和浮點(diǎn)兩個(gè)系列,其中定點(diǎn)系列包括TMS320C62xx和TMS320C64xx,浮點(diǎn)系列包括TMS320C67xx。 C6000 系列DSP 有三種啟動(dòng)方式......
Abstract:
Key words :

1 引言
在極低譜密度,高頻譜利用率的大容量無(wú)線傳輸技術(shù)中,高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理成為技術(shù)的關(guān)鍵。目前市場(chǎng)上,能滿足對(duì)高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理的需要有具有良好的可編程性的器件主要有DSP 和FPGA。
TMS320C6000 系列DSP 是TI 公司推出的一種高性能的數(shù)字信號(hào)處理器,包含定點(diǎn)和浮點(diǎn)兩個(gè)系列,其中定點(diǎn)系列包括TMS320C62xx和TMS320C64xx,浮點(diǎn)系列包括TMS320C67xx。 C6000 系列DSP 有三種啟動(dòng)方式:
(1) 主機(jī)啟動(dòng)
如果選擇主機(jī)啟動(dòng)模式,在復(fù)位信號(hào)結(jié)束后,DSP 的CPU 被內(nèi)部“阻塞”而其他部分都被釋放。在此期間,一個(gè)外部的主機(jī)在必要時(shí)可以通過(guò)主機(jī)接口初始化CPU的內(nèi)存空間,包括配置與啟動(dòng)相關(guān)的內(nèi)部寄存器。一旦主機(jī)完成了所有必須的初始化,它必須將HPIC 寄存 器的DSPINT位置“1”來(lái)完成啟動(dòng)過(guò)程。在程序加載完后,CPU 被從“阻塞”中喚醒,然后從地址0 處執(zhí)行指令。在CPU 被喚醒后,CPU 需要將DSPINT 位清零[1]。
(2) ROM 啟動(dòng)
如果采用ROM 啟動(dòng)模式,則C6000 系列的DSP(C621x/C671x/C64x)復(fù)位后自動(dòng)從CE1 空間的起始處拷貝1K字節(jié)的代碼到內(nèi)存空間。該拷貝過(guò)程由EDMA 完成,使用默認(rèn)的Rom 時(shí)鐘。在此過(guò)程中CPU 一直處于“阻塞”狀態(tài),直到拷貝完成后才被被喚醒,然后從地址0處開(kāi)始執(zhí)行程序[1]。
(3) 無(wú)啟動(dòng)
如果選擇無(wú)啟動(dòng)模式,CPU 復(fù)位后直接從地址0 處開(kāi)始執(zhí)行指令。 C6000 系列DSP 的器件配置情況決定了選擇的啟動(dòng)方式。具體來(lái)說(shuō)就是DSP 的啟動(dòng)模式管腳(boot mode pins)接上拉還是下拉電阻。以C6416為例,BEA[19:18]是啟動(dòng)模式管腳,它們?nèi)〔煌闹担ㄉ侠娮璐?ldquo;1”,下拉電阻代表“0”)代表的含義如表1-1 所示:

 
如果DSP 的程序小于1K 字節(jié),那么上述ROM 啟動(dòng)機(jī)制已經(jīng)可以完成程序的加載。然而事實(shí)上大部分DSP 的程序會(huì)大于1K字節(jié),這時(shí)就需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)特定啟動(dòng)程序來(lái)完成更多代 碼的加載。該特定啟動(dòng)程序又被稱作二級(jí)bootloader[2]。
在需要二級(jí)bootloader 的程序中,這段特定啟動(dòng)代碼通常駐留在ROM 存儲(chǔ)器的起始位 置以便在DSP 復(fù)位后能自動(dòng)被加載到內(nèi)存地址0 處。當(dāng)1K字節(jié)代碼被加載完畢后,CPU 開(kāi)始從地址0 處執(zhí)行,也就是執(zhí)行二級(jí)bootloader 的內(nèi)容。二級(jí)bootloader 的功能就是將程序的剩余部分拷貝到內(nèi)存中。
2 啟動(dòng)方法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
采用二級(jí)bootloader 的DSP 啟動(dòng)方法的實(shí)現(xiàn)大體分為四步:配置存儲(chǔ)器;編寫 secondary bootloader
代碼;編譯程序,轉(zhuǎn)換目標(biāo)文件的格式;將程序燒寫進(jìn)Flash。圖1 為實(shí)施該啟動(dòng)方法的硬件平臺(tái)示意圖,其中DSP 的型號(hào)選擇C6416,F(xiàn)lash 的型號(hào)選擇 AM29LV800B。
 
2.1 配置存儲(chǔ)器
2.1.1 定義存儲(chǔ)器分區(qū)
為了實(shí)現(xiàn)使用二級(jí)bootloader 的ROM 啟動(dòng),需要將Flash 劃分為FLASH_BOOT, FLASH_REST
兩個(gè)區(qū)。這兩個(gè)區(qū)分別存儲(chǔ)由on-chip bootloader 拷貝的程序段和由secondary bootloader 拷貝的程序段。對(duì)于BIOS 程序,Memory 段的定義在MEM(Memory Section Manager)對(duì)象里。對(duì)于非BIOS 程序,Memory 段定義在linker command file 中。一個(gè)C6416 的Memory 段定義的例子如下所示:
 
2.1.2 COFF 段的定位
DSP 程序是以COFF 段的形式在內(nèi)存中存放的。一個(gè)COFF 段就是一個(gè)代碼或數(shù)據(jù)塊, 它在內(nèi)存中占據(jù)連續(xù)空間。COFF 段分為自定義段,初始化段和未初始化段三種。COFF 段可 以有各種屬性,其中l(wèi)oad 屬性和run 屬性跟DSP 啟動(dòng)有密切關(guān)系。Load 屬性指明段的存儲(chǔ)地址,run 屬性指明段的執(zhí)行地址。二級(jí)bootloader 負(fù)責(zé)將所有的段從load 地址拷貝到run 地址。例如:
.text: LOAD= FLASH, RUN= IRAM
表示代碼段.text 被存儲(chǔ)在flash 中,DSP 啟動(dòng)時(shí)二級(jí)bootloader 將該段拷貝到IRAM 中。
2.2 編寫Secondary Bootloader 代碼
對(duì)于C6416,外部存儲(chǔ)器接口(EMIF)需要正確配置以后才可以訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器件。在這 項(xiàng)工作完成后,二級(jí)bootloader 應(yīng)該將所有的初始化段從它們的load 地址拷貝到run 地址, 之后再跳轉(zhuǎn)到_c_int00,也即是程序入口點(diǎn)。Secondary Bootloader 用匯編語(yǔ)言編寫,因 為此時(shí)C 環(huán)境尚未建立。
二級(jí)bootloader 必須知道所有初始化段的大小,在Flash 中存儲(chǔ)的位置以及應(yīng)該被加載到何處才能進(jìn)行正確的拷貝。事實(shí)上,二級(jí)bootloader 通過(guò)讀取段拷貝表獲得上述信息。本文第三部分詳細(xì)說(shuō)明了有關(guān)段拷貝表的內(nèi)容。完成二級(jí)bootloader 代碼的編寫后,應(yīng)將它添加入工程,與工程的其他代碼一同編譯鏈接生成.out 文件。
2.3 轉(zhuǎn)換目標(biāo)文件的格式
編譯鏈接生成的是.out 格式文件,然而Flash 一般接收的是ASCII 格式的文件[3]。CCS 附帶的工具h(yuǎn)ex conversion utility 可將.out 文件轉(zhuǎn)換為ASCII 格式的.hex 文件,Hex6x 以命令行文件的形式執(zhí)行。Hex
命令行文件中,首先指明輸入文件(.out),輸出文件的格式和ROM 的大小及類型,以及哪些段需要被放在ROM 中。一個(gè)Hex 命令行文件的例子如下所示(注釋內(nèi)容用“/*”和“*/”括起):
 
2.4 將程序燒寫進(jìn)Flash
將2.3 節(jié)生成的ASCII 文件燒寫進(jìn)Flash 可以使用CCS 自帶的FlashBurn 工具。 FlashBurn
是一個(gè)帶圖形界面的軟件,它首先將一個(gè)稱作FlashBurn Target Component (FBTC) 的程序下載到DSP 內(nèi)存中,通過(guò)與FBTC 的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換完成對(duì)Flash 的擦除編程等操作。 針對(duì)不同的硬件(DSP,F(xiàn)lash 型號(hào))修改FBTC 是該方法的關(guān)鍵。所需修改處包括Flash 的基地址,大小,及讀寫命令字等。
3 段拷貝表
二級(jí)bootloader 使用一個(gè)段拷貝表(section copy table)進(jìn)行段的拷貝。段拷貝表包含每個(gè)需要拷貝的段的必要信息,如段的load 地址,段的run 地址,段的大小。段拷貝表被插入在secondary bootloader 的末尾。
生成段拷貝表的方法有兩種: 1) 使用 hex conversion utility 的-boot 選項(xiàng) 在2.3 節(jié)中我們討論了程序文件格式的轉(zhuǎn)換和hex 命令行文件,事實(shí)上Code Composer Studio 自帶的工具h(yuǎn)ex conversion utility 提供了一種更為方便的生成段拷貝表的方法,只要在hex 命令行文件中使用一些特殊的選項(xiàng)即可。特殊的選項(xiàng)有–boot, ?bootorg 和 –bootsection,這三個(gè)選項(xiàng)的含義分別如下:
-boot 使用該選項(xiàng)時(shí)hex conversion utility 將自動(dòng)轉(zhuǎn)換所有初始化段的格式
-bootorg 指明段拷貝表的地址
-bootsection 指明二級(jí)bootloader 所在的段的名稱
2) 使用 linker 選項(xiàng)(LOAD_START,RUN_START,SIZE)
涉及段拷貝表的生成的有三個(gè)選項(xiàng):LOAD_START,RUN_START 和SIZE,可分別獲得一個(gè)段的駐留地址,運(yùn)行地址和大小。例如下列代碼可獲得text 段的駐留地址(存于_text_ld_start 中),運(yùn)行地址(_text_rn_start)和段的大?。ù嬗赺text_size)
.text : load = FLASH_REST, run = IRAM
LOAD_START(_text_ld_start),
RUN_START(_text_rn_start),
SIZE(_text_size)
4 結(jié)束語(yǔ)
本文針對(duì)在極低譜密度,高頻譜利用率的大容量無(wú)線傳輸技術(shù)研究中C6000 系列DSP 的應(yīng)用程序大于1K 字節(jié)的情況,提出了一種使用二級(jí)bootloader 從Flash 啟動(dòng)DSP 的方法。 該方法可應(yīng)用于采用了C6000 系列DSP 的嵌入式系統(tǒng)中,不需要額外的Flash 編程器,具有 廣泛的適用性。
本文作者創(chuàng)新點(diǎn):在二級(jí)bootloader 中引入段拷貝表用以控制程序加載過(guò)程,并利用 CCS 自身的編譯功能獲取段拷貝表的內(nèi)容,該方法可提高效率且準(zhǔn)確性高。
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