摘 要： 介紹了在TI公司TMS320VC33 DSP應(yīng)用系統(tǒng)中，通過JTAG口對DSP外部FLASH存儲器實現(xiàn)在線編程" title="在線編程">在線編程的方法，給出了示例源程序，完成了DSP系統(tǒng)加電后的自動裝載運行。
關(guān)鍵詞： DSP JTAG FLASH存儲器 在線編程 Bootload
FLASH存儲器是一種高密度、非易失性的電可擦寫存儲器，存儲量大，使用方便，適用于低功耗、高性能的系統(tǒng)。在高速DSP應(yīng)用系統(tǒng)中，為了充分發(fā)揮DSP性能，在加電后需要將用戶代碼裝載到高速RAM存儲器中運行。下面介紹SST29LE020型 FLASH存儲器的燒寫" title="燒寫">燒寫方法，以及如何實現(xiàn)TMS320VC33上電后用戶程序的自舉引導(dǎo)(Bootload)。
1 SST29LE020的特點及操作
SST29LE020是SST公司生產(chǎn)的一種256K×8 FLASH， 它有10萬次以上的擦寫壽命，其內(nèi)部分為2048個頁面，每個頁面128字節(jié)，頁面寫周期為5ms。如果頁面中一個數(shù)據(jù)需要改變，則這個分區(qū)的所有數(shù)據(jù)必須重新裝入。
FLASH支持軟件數(shù)據(jù)保護(hù)功能(Software Data Protection)，當(dāng)執(zhí)行三字節(jié)SDP寫指令時，保護(hù)功能將自動加上，任何后續(xù)的寫操作必須帶上三字節(jié)SDP寫指令。
SST29LE020的讀操作與傳統(tǒng)EPROM讀操作一致；在進(jìn)行數(shù)據(jù)編程操作時，它支持內(nèi)部定時(Internal Timer)、數(shù)據(jù)查詢(Data#Polling)、跳變位(Toggle Bit)三種方式，以測試內(nèi)部編程操作是否完成。FLASH軟件擦除指令為6字節(jié)加載" title="加載">加載指令，該指令執(zhí)行后，最多等待20ms整個芯片便被擦除，即將FLASH每個數(shù)據(jù)位都恢復(fù)為1狀態(tài)的全FF狀態(tài)。
SST29LE020軟件指令序列可在SST公司的數(shù)據(jù)手冊上查到，如表1所示。在FLASH編程之前，需對FLASH進(jìn)行擦除，由表1可知，擦除操作需要六個總線周期。
FLASH頁面寫操作在使用內(nèi)部定時方式時的流程如圖1所示。
2 TMS320VC33簡介
TMS320VC33是美國TI公司推出的TMS320C3X系列的32位浮點數(shù)字信號處理器，它是在TMS320C31浮點DSP的基礎(chǔ)上開發(fā)的一個價格更低的DSP，該產(chǎn)品具有高速、低功耗、低成本、易于開發(fā)等顯著優(yōu)點。TMS320VC33采用內(nèi)部1.8V，外部3.3V供電，因而它的功耗比原有型號TMS320C31的功耗降低了大約一個數(shù)量級，而且能支持高達(dá)150M／FLOPS的運行速率。其主要特性如下：
CPU是32bit的高性能CPU：可進(jìn)行16／32b整數(shù)和32／40b的浮點操作；內(nèi)含8個擴(kuò)展精度寄存器；有2個地址發(fā)生器、8個輔助寄存器和2個輔助寄存器算術(shù)單元(ARAU)。
片內(nèi)存儲器為32bit指令字、24bit地址線、34K×32b(1.1Mb)的雙靜態(tài)RAM。
外圍接口具有啟動程序裝載功能；內(nèi)含5倍頻的鎖相環(huán)(PLL)時鐘發(fā)生器；片內(nèi)存儲器可映射外設(shè)，其中包括一個串行口、兩個32bit定時器和一個DMA；具有四個內(nèi)部譯碼頁選，可大大簡化TMS320VC33與I／O及存儲器的接口。
3 TMS320VC33程序引導(dǎo)功能
TMS320VC33具有兩種存儲器映射方式，即MP(Microprocessor Mode)方式和MC/BL(Microcomputer/Bootloader Mode)方式，兩種方式下中斷向量的位置不同。常用的是MC方式。在該方式下，MCBL/MP引腳接高電平，內(nèi)部ROM被映射到000～FFF空間。這段ROM中含有器件生產(chǎn)廠家固化的引導(dǎo)程序" title="引導(dǎo)程序">引導(dǎo)程序(BootLoader),該引導(dǎo)程序可以將DSP實時運行的程序和數(shù)據(jù)從外部低速ROM或串行口裝入到高速RAM中。
TMS320VC33復(fù)位后即運行內(nèi)部固化的引導(dǎo)程序，引導(dǎo)程序通過查詢四個中斷引腳來確定裝入方式。這些引腳為低電平有效，查詢順序依次為INT3、INT0、INT1、INT2；當(dāng)INT3有效時，為串行裝入方式；當(dāng)INT0有效時，從外部地址0x001000處裝入(BOOT1)；當(dāng)INT1有效時，從外部地址0x400000處裝入(BOOT2)；當(dāng)INT2有效時，從外部地址0xfff000處裝入(BOOT3)。
TMS320VC33具有四個快速頁選信號，用于對外部地址空間尋址，其映射如表2所示。
使用外部存儲器裝入數(shù)據(jù)時，外部存儲器數(shù)據(jù)頭位置需包含以下信息：
(1)外部存儲器寬度" title="存儲器寬度">存儲器寬度(8/16/32位)；
(2)程序代碼塊的長度；
(3)裝入數(shù)據(jù)的目的起始地址；
(4)存儲器訪問的定時控制參數(shù)。
頭信息之后是用戶的程序代碼，程序代碼按低位在前、高位在后的順序排列。程序代碼之后，必須有一個全零字，即0x00000000，用以指示引導(dǎo)程序用戶程序代碼已結(jié)束。引導(dǎo)完成后，即從裝入的目的地址處開始執(zhí)行用戶程序。
4 FLASH在線編程方法
TMS320VC33的調(diào)試使用CC for C3x/4X(Code Composer)集成編譯環(huán)境，通過JTAG頭仿真用戶板，用戶代碼先放在外部RAM中調(diào)試，調(diào)試成功后，就可以將用戶程序代碼寫入FLASH了。下面介紹在并行裝入BOOT2方式下的在線編程方法。
SST29LE020與TMS320VC33的連接方法比較簡單，F(xiàn)LASH片選CE引腳直接連接至TMS320VC33的PAGE1引腳；FLASH的輸出使能OE引腳的最簡單的處理方法是采用跳線方式(當(dāng)向FLASH寫入數(shù)據(jù)時，接高電平；通常情況下，接地)。
在調(diào)試用戶程序時，需根據(jù)用戶板的存儲器空間分配制作CMD文件，假設(shè)用戶擴(kuò)展的外部RAM為32bit,起始地址為0x00c00000，長度為32K；外部FLASH起始地址為0x00400000(使用BOOT2方式)，長度為256K。其CMD文件如下：
MEMORY
{
INTRAM1:origin = 0x00800000, length = 0x00008000
INTRAM2:origin = 0x00809800, length = 0x000007c1
VEC: origin = 0x00809fc1, length = 0x3f
EXTRAM:origin = 0x00c00000, length = 0x00008000 /*32K*/
FLASH: origin = 0x00400000, length=0x00040000 /*256K*/
}
SECTIONS
{ /*用戶程序代碼及初始化數(shù)據(jù)放在外部RAM*/
.vectors ＞ VEC /*VC33規(guī)定的中斷向量地址*/
.text : LOAD = EXTRAM
.cinit ＞ EXTRAM
.data : RUN = EXTRAM
.bss : RUN = INTRAM2
.stack ＞ INTRAM1
}
第一步：在CC下編譯后，裝入用戶.OUT文件，用戶程序代碼即被寫入EXRAM空間。
第二步：依照TMS320VC33的BOOT格式，并根據(jù)CC產(chǎn)生的用戶.MAP文件找出程序入口地址、各加載塊的入口地址以及長度，編寫FLASH燒寫文件。示例源程序清單如下：
#define MEM_WIDE 0x00000008 /*Flash存儲器寬度*/
#define CG_REGISTER 0x000010c8 /*全局存儲器配置參數(shù)*/
#define ENTER_POINT 0x00c00064 /*程序代碼入口地址*/
volatile int *flash_add = (volatile int *)0x400000; /*外部Flash的映射地址*/
#define BOOTORG 0xc00064 /*.MAP文件中的程序入口地址*/
#define BOOTBLK 3/*.MAP文件中的加載塊數(shù)量*/
#define BOOTSRC1_ADD 0x00809fc1 /*第1個加載塊地址*/
volatile int *bootblk1_add = (volatile int *)0x00809fc1;
#define BOOTBLK1_LEN 0x3a /*第1個加載塊長度*/
#define BOOTSRC2_ADD 0x00c00000 /*第2個加載塊地址*/
volatile int *bootblk2_add = (volatile int *)0x00c00000;
#define BOOTBLK2_LEN 0xa3 /*第2個加載塊長度*/
#define BOOTSRC3_ADD 0x00c000a3 /*第3個加載塊地址*/
volatile int *bootblk3_add = (volatile int *)0x00c000a3;
#define BOOTBLK3_LEN 0x17 /*第3個加載塊長度*/
////////////////////////////////////////////////
unsigned int flashaddnum,bytenum; /*定義Flash地址及頁面字節(jié)數(shù)變量*/
void waite(int ms) /****軟件等待1ms子程序****/
{…………;}
void sdp_flash()/******軟件數(shù)據(jù)保護(hù)子程序*********/
{flash_add[0x5555]=0xaa; /*3字節(jié)芯片SDP指令*/
flash_add[0x2aaa]=0x55;
flash_add[0x5555]=0xa0;
}
void era_flash()/******擦除芯片子程序*********/
{flash_add[0x5555]=0xaa;/*6字節(jié)芯片擦除指令*/
flash_add[0x2aaa]=0x55;
flash_add[0x5555]=0x80;
flash_add[0x5555]=0xaa;
flash_add[0x2aaa]=0x55;
flash_add[0x5555]=0x10;
waite(20); /*20ms等待芯片擦除完成*/
}
void write_flash(int bootdata)/***寫一個int型數(shù)據(jù)***/
{unsigned int i;
for(i=0;i＜=3;i++) /*一個int型數(shù)分成四個字節(jié)寫入*/
{if(bytenum==0) /*如果是頁面第1個字節(jié)，先寫SDP指令*/
{sdp_flash();}
flash_add[flashaddnum]=bootdata; /*向Flash地址寫一個字節(jié)*/
flashaddnum++; /*Flash地址加1*/
bytenum++; /*頁面字節(jié)加1*/
if(bytenum＞127) /*一個頁面寫完，頁面字節(jié)置0，等待11ms*/
{bytenum=0;waite(11);}
bootdata＞＞=8; /*待寫數(shù)據(jù)右移8位*/
}
}
void main() /***主程序***/
{unsigned int i,j,lenth;
bytenum=0;flashaddnum=0; /*Flash地址及頁面字節(jié)數(shù)置0*/
waite(1); /*等待1ms*/
era_flash(); /*擦除Flash芯片*/
write_flash(MEM_WIDE); /*寫外部Flash存儲器寬度*/
write_flash(CG_REGISTER); /*寫寄存器配置參數(shù)*/
write_flash(1); /*第1個boot 的數(shù)據(jù)長度為1*/
write_flash(ENTER_POINT); / *寫入boot的目的地址*/
write_flash(0); /*第1個boot的數(shù)據(jù)*/
for(i=0;i＜BOOTBLK;i++) /*分別燒寫需要boot的數(shù)據(jù)塊*/
{if(i==0) /*每個數(shù)據(jù)塊燒寫的起始2字節(jié)分別是長度和源地址*/
{lenth=BOOTBLK1_LEN;
write_flash(BOOTBLK1_LEN);
write_flash(BOOTSRC1_ADD);}
else if(i==1)
{lenth=BOOTBLK2_LEN;write_flash(BOOTBLK2_LEN);
write_flash(BOOTSRC2_ADD);}
else if(i==2)
{lenth=BOOTBLK3_LEN;write_flash(BOOTBLK3_LEN);
write_flash(BOOTSRC3_ADD);}
else{;}
for(j=0;j＜lenth;j++) /*將數(shù)據(jù)塊內(nèi)容寫入Flash*/
{if(i==0){write_flash(bootblk1_add[j]);}
else if(i==1){write_flash(bootblk2_add[j]);}
else if(i==2){write_flash(bootblk3_add[j]);}
else{;}
}
}
write_flash(0); /*代碼最后位置寫全零*/
waite(10); /*等待10ms,保證Flash寫完成*/
}
第三步：修改.CMD文件SECTION段，將燒寫程序鏈接到內(nèi)部RAM區(qū)。.CMD文件中SECTION段如下：
SECTIONS
{ /*Flash燒寫代碼及初始化數(shù)據(jù)放在TMS320VC33內(nèi)部RAM*/
.text : LOAD = INTRAM1
.bss : RUN = INTRAM1
.cinit ＞ INTRAM1
.stack ＞ INTRAM1
}
第四步：運行燒寫程序，用戶代碼即被寫入FLASH中，將FLASH的OE引腳跳線連通至地的位置，利用CC可以查看FLASH存儲器內(nèi)容是否與要燒寫的內(nèi)容一致，并脫機(jī)檢驗。
FLASH在線編程方法已在用戶板上得到了驗證，達(dá)到了預(yù)期的目的。通過JTAG仿真器對TMS320VC33用戶系統(tǒng)外部FLASH的在線編程，可以省去HEX轉(zhuǎn)換工具及EPROM編程器等工具，且具有方便、易行的特點。該現(xiàn)場在線編程的方法可推廣至其它系列DSP用戶系統(tǒng)，是DSP開發(fā)中需要掌握的一項新技術(shù)。
參考文獻(xiàn)
1 SST29LE020 DATA SHEET.Storage Technology, 2003
2 TMS320VC33 Digital Signal Processor. Texas Instruments, 2002
3 TMS320C3x User’s Guide. Texas Instruments,1997
4 TMS320C3x/C4x Assembly Language Tools User’s Guide. Texas Instruments, 1998
5 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, 2001