摘  要: 在分析比較了title="TMS320C6000">TMS320C6000的三種自舉模式后,針對原來DSP自舉模式的利弊提出了一種可行的系統(tǒng)引導(dǎo)解決方案,并以基于TMS320C6202的圖像處理系統(tǒng)的引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)為例進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

　　關(guān)鍵詞: 自舉模式  數(shù)字信號(hào)處理  Flash芯片

　　在數(shù)字信號(hào)處理(DSP)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,通常不把程序固化在DSP內(nèi),而是將程序先保存在片外存儲(chǔ)器內(nèi),在系統(tǒng)上電后利用DSP自舉引導(dǎo)功能將片外程序調(diào)入片內(nèi)程序空間后運(yùn)行程序。要設(shè)計(jì)好系統(tǒng)的自舉,首先要了解DSP的自舉流程;其次要清楚DSP程序的結(jié)構(gòu)以及存儲(chǔ)空間的分配;然后根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要實(shí)現(xiàn)自己系統(tǒng)的自舉。下面針對TI的TMS320C6000系列DSP,介紹一種可行的系統(tǒng)引導(dǎo)解決方案,并以基于TMS320C6202(以下簡稱C6202)的圖像處理系統(tǒng)的引導(dǎo)為例進(jìn)行詳細(xì)說明。

1  系統(tǒng)引導(dǎo)設(shè)計(jì)

1.1 各類自舉模式的比較選擇

　　TI公司的TMS320C6000系列DSP有三類自舉模式:主機(jī)(HPI)引導(dǎo)模式、不加載模式和ROM加載模式。

　　在主機(jī)引導(dǎo)模式下,外部主機(jī)在DSP處于復(fù)位狀態(tài)、硬件其他部分保持正常狀態(tài)期間通過主機(jī)口將程序?qū)懭隓SP的內(nèi)部存儲(chǔ)空間;然后將主機(jī)口控制寄存器中的DSPINT位設(shè)置為1,使DSP退出復(fù)位狀態(tài),開始執(zhí)行0地址處指令。該模式下DSP無法自己完成初始化,需有一主機(jī)控制。所以主機(jī)引導(dǎo)模式不適用于一般的基于DSP的系統(tǒng)。

　　在不加載模式下,C6000直接從0地址處執(zhí)行程序指令,這時(shí)0地址處的存儲(chǔ)器可以為SDRAM、SBSRAM、32位異步器件、DSP內(nèi)部RAM空間的一個(gè)。顯然,只有0地址為32位Flash(或ROM)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)上電后的正常運(yùn)行。然而,當(dāng)前的Flash多為8位或者16位,所以至少需2片16位的Flash才能在該模式下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自引導(dǎo),而用多片F(xiàn)lash就會(huì)增加系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)和成本。所以這個(gè)模式在C6000中也不是最好的。

　　C6000整個(gè)外部程序空間分為CE0～CE3四個(gè)空間。在ROM加載模式下,DSP上電后首先通過DMA/EDMA將CE1空間的64KB(C6201/C6202/C6701)或1KB(C6211/C6711)數(shù)據(jù)復(fù)制到0地址處,然后開始執(zhí)行地址0處的指令。該模式下CE1空間可以是8位、16位或32位ROM/Flash,EMIF會(huì)自動(dòng)將相鄰8/16位數(shù)據(jù)合成為32位的指令。所以采用這種加載方式的接口設(shè)計(jì)簡單,DSP的EMIF可以與Flash實(shí)現(xiàn)無縫連接,而且只需一片F(xiàn)lash即可。

　　縱觀上述三種自舉模式可知,ROM加載模式是最方便有效的。然而當(dāng)系統(tǒng)DSP運(yùn)算較為復(fù)雜、運(yùn)算量較大,程序空間大于64KB(C6201/C6202/C6701)或1KB(C6211/C6711)時(shí),在上電后系統(tǒng)就無法把所有的程序放入DSP內(nèi)存儲(chǔ),從而無法正確實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自引導(dǎo)。另一方面,由于C6x0x系列的DSP采用哈佛結(jié)構(gòu),程序空間和數(shù)據(jù)空間完全分開,不能通用,而DSP0地址開始的64KB為程序空間,所以在64KB程序復(fù)制到0地址后數(shù)據(jù)常量空間也需要被導(dǎo)入數(shù)據(jù)空間,否則系統(tǒng)同樣無法實(shí)現(xiàn)自引導(dǎo)。

1.2 ROM加載模式下的系統(tǒng)引導(dǎo)設(shè)計(jì)

　　經(jīng)過分析,在原來ROM加載模式基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了如下的一種系統(tǒng)引導(dǎo)方式,從而解決了程序較大、數(shù)據(jù)空間不能初始化等問題。

　　首先,自行編制一引導(dǎo)程序(稱為loadprogram)。該程序可將存放于CE1空間內(nèi)的系統(tǒng)目標(biāo)程序和常量數(shù)據(jù)分別調(diào)入DSP程序和數(shù)據(jù)空間。loadprogram程序的起始地址為0,數(shù)據(jù)常量地址為CE1空間的某固定地址。之后,將loadprogram程序代碼固化在CE1空間的首地址,其數(shù)據(jù)常量固化在loadprogram定義的CE1空間。

　　如圖1所示,在ROM加載時(shí),DSP自動(dòng)將CE1空間的loadprogram導(dǎo)入DSP0地址處,而數(shù)據(jù)常量也已經(jīng)存在于loadprogram定義的數(shù)據(jù)空間中。這樣在ROM加載結(jié)束后DSP自動(dòng)運(yùn)行0地址程序,即loadprogram程序,從而進(jìn)行系統(tǒng)的第二次加載,即將系統(tǒng)目標(biāo)程序和數(shù)據(jù)加載到DSP內(nèi),然后運(yùn)行系統(tǒng)目標(biāo)程序。這樣就最終實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的正確引導(dǎo)。

1.3 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中的問題

　　在實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)自舉設(shè)計(jì)中有二個(gè)需要注意的問題。

　　(1)loadprogram和系統(tǒng)目標(biāo)程序都是在DSP內(nèi)部空間運(yùn)行的,所以要合理分配二個(gè)程序在DSP內(nèi)的程序空間和數(shù)據(jù)空間。系統(tǒng)目標(biāo)程序在DSP內(nèi)的存儲(chǔ)空間不能和loadprogram的存儲(chǔ)空間重合,否則在loadprogram的運(yùn)行過程中,loadprogram內(nèi)容會(huì)被改寫,從而使整個(gè)系統(tǒng)引導(dǎo)的過程出錯(cuò)。

　　(2)loadprogram和系統(tǒng)目標(biāo)程序以及它們的一些數(shù)據(jù)常量都要固化在Flash/ROM內(nèi),所以必須得到它們的程序和數(shù)據(jù)代碼,并且合理安排它們在Flash/ROM的排放,最終方便有效地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的引導(dǎo)。

2  實(shí)  例

　　本實(shí)例用TMS320C6202來實(shí)現(xiàn)視頻圖像的編碼。系統(tǒng)的自引導(dǎo)主要由C6202和256KB的16位Flash(SST39VF400A)實(shí)現(xiàn)。

2.1 系統(tǒng)目標(biāo)程序

　　系統(tǒng)的編碼程序由匯編和C語言編寫實(shí)現(xiàn),經(jīng)過編譯得到目標(biāo)執(zhí)行文件program.out,它由表1所示各段組成。其中.vector和.text段為程序代碼段;.cinit為C編譯后產(chǎn)生的變量初值表,在程序開始的時(shí)候系統(tǒng)會(huì)將.cinit中的初值寫入C中定義的各需要賦初值的變量空間中;.const和.data分別為C和匯編中的常量段;其他各段為系統(tǒng)的變量、堆棧等無需初值的數(shù)據(jù)段。所以loadprogram就是要將.vector、.text、.cinit、.const、.data寫入相應(yīng)的DSP內(nèi)部空間中。

　　目標(biāo)程序要做的就是把執(zhí)行文件program.out轉(zhuǎn)化為代碼,燒寫入Flash,以防被loadprogram讀取寫入DSP內(nèi)。這里,首先用hex6x.exe將program.out轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制文件,然后利用自編的程序?qū)ζ溥M(jìn)行整理,得到3個(gè)隊(duì)列:

　　short pg[]={0xA02A,0x01DD,……};　　　/*程序代碼隊(duì)列,包括程序和數(shù)據(jù)代碼*/

　　unsigned int addarray[]={0x0,0x0d00,0x80003968,0x80004310,0x8001a358};

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　/*代碼地址隊(duì)列*/

　　int sectlen[]={512,56288,176,5666,64};　　　　/*代碼長度隊(duì)列,各起始地址開始的代碼長度*/

　　也就是說,pg[]由地址分別為addarray[0]、addarray[1]、addarray[2]、addarray[3]、addarray[4],長度分別為sectlen[0]、sectlen[1]、sectlen[2]、sectlen[3]、sectlen[4]的五段代碼組成。

　　將pg[]燒入Flash內(nèi)的空間。

2.2 loadprogram程序

　　如上所述,loadprogram就是要將上述五個(gè)代碼段寫入相應(yīng)的addarray[0]、addarray[1]、addarray[2]、addarray[3]、addarray[4]地址中。由于C6202的程序空間只能通過DMA方式訪問,所以采用DMA方式進(jìn)行系統(tǒng)程序的引導(dǎo)。關(guān)鍵代碼如下:

　　整個(gè)loadprogram編譯后的組成如表2所示。

　　同目標(biāo)程序一樣,也可以得到pg[]、addarray[]、sectlen[]三個(gè)隊(duì)列。

2.3 Flash與DSP的空間分配

　　如圖2所示,圖中標(biāo)號(hào)1表示loadprogram程序內(nèi)容,標(biāo)號(hào)2表示目標(biāo)程序內(nèi)容。由于Flash即CE1空間的64KB代碼將會(huì)直接加載到DSP內(nèi)運(yùn)行,所以loadprogram在Flash和DSP內(nèi)的地址是一一對應(yīng)的,而loadprogram的

.cinit空間始終是CE1多余的某部分空間。這樣就避免了ROM加載后.cinit空間沒有被初始化而導(dǎo)致系統(tǒng)出錯(cuò)的問題。

系統(tǒng)目標(biāo)程序的代碼是由loadprogram讀入的。只要在loadprogram中明確目標(biāo)代碼的位置和長度,就可以正確地把Flash內(nèi)的代碼導(dǎo)入。所以把目標(biāo)程序代碼的4個(gè)段連續(xù)放在Flash內(nèi)的固定地址。

　　從DSP內(nèi)存空間分配圖中可以發(fā)現(xiàn),loadprogram和目標(biāo)程序的中斷矢量表.vector是重疊的,但這并不影響自舉功能的實(shí)現(xiàn)。DSP上電后loadprogram(包括其vector1程序)被拷貝到DSP內(nèi),然后DSP運(yùn)行0地址程序,也就是vector1首句程序——跳轉(zhuǎn)指令,跳轉(zhuǎn)到loadprogram起始地址開始運(yùn)行。loadprogram運(yùn)行時(shí)會(huì)將program的vector2程序覆蓋到原0地址開始的vector1。由于loadprogram已不再用到原vector1,所以覆蓋并不影響整個(gè)boot過程,這進(jìn)一步方便了程序設(shè)計(jì)。而二個(gè)程序的.text段(見表1、表2及圖2)是完全不重復(fù)的,這種分配保證了.text1運(yùn)行完之前不會(huì)被.text2覆蓋而導(dǎo)致程序出錯(cuò)。

　　根據(jù)Flash的分配方案,把二個(gè)程序的代碼燒入Flash內(nèi),設(shè)置好控制DSP的自舉模式的五個(gè)管腳BOOTMODE[4:0],這里設(shè)為10101,即ROM加載模式、16位Flash,就可以正確地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自引導(dǎo)了。

上述引導(dǎo)過程已經(jīng)通過實(shí)踐,并證實(shí)可行。

參考文獻(xiàn)

1  仁麗香,馬淑芬.TMS320C6000系列DSPs的原理與應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社,2000

2  Texas Instruments Inc.TMS320C6000 Peripherals Reference Guide,1999

3  Texas Instruments Inc.TMS320C6000 Optimizing C Compiler User′s Guide,1999

4  Texas Instruments Inc.TMS320C6000 DMA Example Applications,2002