前言
DSP系統(tǒng)的引導(dǎo)裝載是指在系統(tǒng)加電時(shí),，由DSP將一段存儲(chǔ)在外部非易失性存儲(chǔ)器中的代碼移植到內(nèi)部高速存儲(chǔ)器單元并執(zhí)行的過(guò)程,。這種方式即可利用外部存儲(chǔ)單元擴(kuò)展DSP本身有限的ROM資源,，又能充分發(fā)揮DSP內(nèi)部資源的高速效能。因此,，引導(dǎo)裝載系統(tǒng)的性能直接關(guān)系到整個(gè)DSP系統(tǒng)的可靠性和處理速度,，是DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必不可少的重要環(huán)節(jié)。在裝載系統(tǒng)中,，外部非易失性存儲(chǔ)器和DSP的性能尤為重要,。FLASH是一種高密度、非易失性的電可擦寫(xiě)存儲(chǔ)器,，而且單位存儲(chǔ)比特的價(jià)格比傳統(tǒng)EPROM要低,。為此，本文介紹了TMS320C6713浮點(diǎn)DSP芯片和SST公司提供的SST39VF400A FIASH存儲(chǔ)器的基本特點(diǎn),，給出了使用該FLASH存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)完整的TMS320C6713 DSP引導(dǎo)裝載系統(tǒng)的具體方法,。
1 硬件設(shè)計(jì)
1．1主要芯片介紹
DSP自動(dòng)引導(dǎo)裝載系統(tǒng)主要使用DSP芯片(TMS320C6713)和外擴(kuò)存儲(chǔ)器(SST39VF400A)兩種芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中TMS320C6713是一款高性能的32位浮點(diǎn)DSP,，適用于專(zhuān)業(yè)音頻信號(hào)處理,。該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是在TMS320C62XX的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)制成的。其內(nèi)部集成了多個(gè)功能單元,，并采用了先進(jìn)的VLIW體系結(jié)構(gòu)及流水線(xiàn)技術(shù),；它采用3．3 V的I／O電壓和1．8 V的內(nèi)核電壓供電方式,。并具有兩級(jí)cache緩存結(jié)構(gòu)。除此之外,，它還有以下兩個(gè)主要特點(diǎn)：
第一是運(yùn)行速度快,。德州儀器公司(TI)推出的這一款300 MHz的TMS320C6713數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的處理速度高達(dá)1800 MFLOPS。TMS320C6713可以使用的工作時(shí)鐘和對(duì)應(yīng)指令周期表如表1所列,。
其次是精度高,。TMS320C6713有三個(gè)因素影響著浮點(diǎn)格式的內(nèi)在高精度。首先,，浮點(diǎn)DSP的24位I／O字長(zhǎng)在整數(shù)與實(shí)數(shù)值方面可實(shí)現(xiàn)比定點(diǎn)器件中常用的16位字長(zhǎng)更高的精確度。第二,，取冪大幅提高了應(yīng)用可用的動(dòng)態(tài)范圍,，較大的動(dòng)態(tài)范圍對(duì)處理極大數(shù)據(jù)集以及難以方便預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)集范圍的情況相當(dāng)重要。第三,，硬件內(nèi)部的浮點(diǎn)數(shù)據(jù)表示法比定點(diǎn)器件更為精確,，這就保證了最終結(jié)果的更高精確度。
SST39VF400A是SST公司推出的FLASH存儲(chǔ)器,。該器件十分適合用作外擴(kuò)存儲(chǔ)器,，它的存儲(chǔ)容量為4 MB，采用3．3 V單電源供電,，因而無(wú)需額外提供高電壓即可通過(guò)一些特殊的命令字序列來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)子模塊的讀寫(xiě)和擦除,，并可重復(fù)十萬(wàn)次以上，此外,，還可通過(guò)I)SP編程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)它的讀寫(xiě)操作,，十分適合于系統(tǒng)的調(diào)試和開(kāi)發(fā)。
1．2系統(tǒng)硬件接口設(shè)計(jì)
DSP訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器主要通過(guò)外部存儲(chǔ)器接口(EMIF)完成,。它不儀具有很強(qiáng)的接口能力(可以和各種存儲(chǔ)器直接接口),，而且具有很高的數(shù)據(jù)吞吐能力(高達(dá)l 200 MB／s)。TMS320C6713的EMIF能支持8位,、16位和32位寬的所有存儲(chǔ)器,，當(dāng)從這些窄位寬的存儲(chǔ)空間讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，EMIF會(huì)將多個(gè)數(shù)據(jù)打包成一個(gè)32位的值,，而不必增加額外電路,。TMS320C6713與SST39VF400的接口電路設(shè)計(jì)如圖1所示。該電路主要通過(guò)DSP的相關(guān)輸出管腳來(lái)控制FLASH的擦除和讀寫(xiě),。其中,。A0～A19為地址線(xiàn)，DQ0～DQ15為數(shù)據(jù)線(xiàn)OE和WE分別為輸出使能和寫(xiě)使能,，CE1為片使能,。由于TMS320C6713默認(rèn)的引導(dǎo)模式是從外部CEl空間的16位FLASH來(lái)引導(dǎo)裝載,，所以，TMS320C6713的CEl和FLASH的片選CE相連,。
2 軟件設(shè)計(jì)
本引導(dǎo)裝載系統(tǒng)主要由用戶(hù)應(yīng)用程序和FBTC (the FLASHBurn Targel Component)程序兩部分構(gòu)成,，圖2所示是基于CCS的Flash存儲(chǔ)器燒寫(xiě)系統(tǒng)框圖。其中,，用戶(hù)程序除了要完成用戶(hù)設(shè)計(jì)要求外,，還要對(duì)DSP板上的EMIF寄存器進(jìn)行設(shè)置；FBTC程序則包括FLASH存儲(chǔ)器燒寫(xiě)算法,、初始化操作,、地址映射等。
2．1用戶(hù)程序設(shè)計(jì)
用戶(hù)可根據(jù)設(shè)計(jì)要求及實(shí)際算法編寫(xiě)用戶(hù)主程序,。除此之外,，用戶(hù)還要根據(jù)自己的目標(biāo)板上存儲(chǔ)器分配進(jìn)行配置。TMS320C6713芯片上電后,。若選擇從EMIF引導(dǎo)程序,，DSP則自動(dòng)將位于地址空間CE1(Ox90000000～Ox9FlFFFFFFl開(kāi)頭的1KB代碼傳輸?shù)降刂房臻g0處。它的數(shù)據(jù)傳輸采用默認(rèn)時(shí)序,，用戶(hù)可以選擇外部程序存儲(chǔ)器的寬度(8位／16位／32位),，然后由EMIF自動(dòng)將幾次讀入的數(shù)據(jù)合成為32位數(shù)據(jù)。傳輸由DSP中的ED-MA通道以單幀形式自動(dòng)進(jìn)行,。傳輸完成后,，程序從地址0處開(kāi)始運(yùn)行。因此,，要在TMS320C6713中實(shí)現(xiàn)基于FLASH的自引導(dǎo)功能,，必須將FLASH配置在DSP的CEl地址空間中。
在這里,，用戶(hù)要編寫(xiě)的EMIF配置文件是c6713- emif．s62,，其程序設(shè)計(jì)代碼如下：
事實(shí)上，除了要對(duì)EMIF進(jìn)行配置外,，用戶(hù)還必須在鏈接文件中為某些段制定兩個(gè)不同的地址：一個(gè)是導(dǎo)人地址,，一個(gè)是運(yùn)行地址。導(dǎo)入地址用來(lái)決定裝載器把段的原始數(shù)據(jù)放在何處,，而運(yùn)行地址就是該段代碼運(yùn)行的地址,。制定兩個(gè)地址的目的是為了加快代碼執(zhí)行速度。它們的鏈接可由*．cmd文件來(lái)實(shí)現(xiàn),。對(duì)存儲(chǔ)器的設(shè)置如下：
IRAM：origin=00000000h length="0000FAooh" (內(nèi)部RAM)
FLASH-BOOT：origin=Ox90000000 length="00000400h" (存儲(chǔ)自舉代碼)
FLASH-REST：origin=0x90000400 length="000lfcOOh" (存儲(chǔ)主程序代碼等)
在完成用戶(hù)主程序,、EMIF配置文件、鏈接命令文件后,，就可利用TI公司的DSP集成開(kāi)發(fā)環(huán)境CCS進(jìn)行編譯,、調(diào)試及鏈接,，以生成用戶(hù)應(yīng)用程序的目標(biāo)文件*．OUt。
2．2 FBTC程序的設(shè)計(jì)
FBTC程序主要是針對(duì)DSP目標(biāo)板上的FLASH存儲(chǔ)器進(jìn)行操作,。即通過(guò)一定的編程命令序列來(lái)控制FLASH的工作方式,。這些命令序列是一些特定字符的組合，只要向FLASH中的特定寄存器以特定的順序輸入這些字符,，即可進(jìn)人相應(yīng)的編程模式,。SST39VF400中的主要命令和寫(xiě)入地址如表2所列。FBTC程序主函數(shù)的狀態(tài)圖如圖3所示,。
圖3中的信息處理函數(shù)可依據(jù)FlashBurn編程協(xié)議提供的信息格式來(lái)設(shè)計(jì),；命令處理函數(shù)主要包括FLASH的擦除、讀取和燒寫(xiě),。同樣的,，F(xiàn)BTC程序設(shè)計(jì)完成后，也可利用TI公司的DSP集成開(kāi)發(fā)環(huán)境CCS進(jìn)行編譯,、調(diào)試及鏈接，從而生成FBTC程序的目標(biāo)文件*．out,。
3 FLASH的燒寫(xiě)
對(duì)FASH存儲(chǔ)器進(jìn)行燒寫(xiě)一般有以下幾種方法：一是通過(guò)編程器燒寫(xiě),；二是通過(guò)開(kāi)發(fā)商提供的專(zhuān)門(mén)燒寫(xiě)軟件工具進(jìn)行燒寫(xiě)；三是自己編寫(xiě)燒寫(xiě)程序通過(guò)DSP燒寫(xiě),。本文是通過(guò)TI公司提供的FlashBum軟件來(lái)對(duì)FLASH存儲(chǔ)器進(jìn)行燒寫(xiě),。將FlashBum與CCS、HEX文件轉(zhuǎn)換工具以及FBTC配合使用,，可以方便快捷地將用戶(hù)數(shù)據(jù)與程序?qū)懭隖LASH存儲(chǔ)器,。FlashBurn采用圖形化界面，使用方便,，用戶(hù)只要簡(jiǎn)單配置幾個(gè)操作參數(shù),，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)FIASH存儲(chǔ)器進(jìn)行擦除、燒寫(xiě)和查看內(nèi)存內(nèi)容等多項(xiàng)功能操作,。其具體步驟如下：
(1) 編寫(xiě)用戶(hù)程序,，通過(guò)CCS編譯、鏈接生成目標(biāo)文件user．out：
(2) 編寫(xiě)FBTC程序,，通過(guò)CCS編譯,、鏈接以生成目標(biāo)文件FBTC．out：
(3) 編寫(xiě)hex6x命令文件(*．cmd)，并利用hex6x來(lái)執(zhí)行這個(gè)文件,，然后將用戶(hù)目標(biāo)文件user．out轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制格式usei．hex,。
hex6x命令文件如下：
use．out
－a
－memwidth 8
－image
－map user．map
ROMS
{
FLASH：org=0x90000000，len=Ox0040000,，
romwidth="8",，files={user．hex}
}
SECTTONS
{
．boot_load／*：PADDR=Ox90000000*／
．text
．cinit
}
(4) 打開(kāi)FlashBurn軟件,，新建一個(gè)*．cdd文件并設(shè)置，其設(shè)置示意圖如圖4所示,；
(5) 裝載FBTC．out,，然后再擦除和燒寫(xiě)FASH；
(6) 去掉仿真器并復(fù)位DSP目標(biāo)板,，以使程序自動(dòng)加載運(yùn)行,。
4 結(jié)束語(yǔ)
按照上述步驟將用戶(hù)應(yīng)用程序成功下載到FLASH后，再將DSP目標(biāo)板脫離仿真器并重新上電復(fù)位,，其用戶(hù)應(yīng)用程序便可正常運(yùn)行,。而且FLASH擦除和燒寫(xiě)速度比較快。該方法成功解決DSP程序的脫機(jī)引導(dǎo)加載問(wèn)題,。事實(shí)上,，根據(jù)不同的應(yīng)用，也可以參考本設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)方法,，以求簡(jiǎn)單,、有效地解決FLASH存儲(chǔ)器的自舉問(wèn)題。