摘 要: 閃爍存儲器Am29LV400B的主要特點及編程方法;通過把FLASH的前32K映射到title="DSP">DSP TMS320VC5409的數據空間,按照自舉表(Boottable)的格式在FLASH中存儲程序代碼,由DSP引導裝載(Bootloader)程序實現了FLASH的16位并行引導裝載;結合實例介紹了該引導裝載方法的實現過程。
關鍵詞: DSP 閃爍存儲器 引導裝載
TMS320VC5409是TI公司推出的新一代的高性能、低價位、低功耗數字信號處理器(DSP)。與現在流行的TMS320C5409相比,性能提高了60%,功耗效率提高了50%。它的應用對象大多是要求能脫機運行的內嵌式系統,如機頂盒(STB)、個人數字助理(PDA)和數字無線通信等。閃爍存儲器(FLASH MEMORY)是可以在線電擦寫、掉電后信息不丟失的存儲器。FLASH與EPROM相比,具有更高的性能價格比,而且體積小、功耗低、擦寫速度快、使用比較方便。因此,采用FLASH存儲程序和固定數據是一種比較好的選擇。AMD公司的Am29LV400B FLASH可以直接與DSP相接。
1 Am29LV400B的主要特點及編程方法
Am29LV400B是AMD公司新推出的256K×16位產品,具有以下主要特點:
(1)支持單電源操作,可分為滿負荷電壓供電(2.7V～3.6V)和電壓范圍可調節(3.0V～3.6V)供電兩種方式。滿幅度電壓供電方式主要用于電池供電的應用中,而電壓范圍可調節供電方式直接與3.3V的高性能DSP接口,簡化了系統的電源要求。
(2)最快的存取速度高達55ns,CMOS工藝,具有100000次寫入/擦寫壽命。
(3)低功耗(200nA的自動休眠電流,200nA的待命電流,7mA的讀電流,15mA的編程/擦除電流)。
(4)靈活的塊結構支持整片擦除、塊擦除。整片分為11個塊(1塊8K字、2塊4K字、1塊16K字、7塊32K字)。
(5)塊保護功能,具有防止對任何區段進行編程或擦除的硬件保護機制。
(6)與JEDEC標準兼容,引腳分布和命令集與單電源FLASH相兼容,具有優越的防止意外編程的保護功能。
(7)數據查詢位和數據切換位,可以通過軟件方法檢測編程/擦除操作的狀態。
(8)Ready/Busy#管腳,可以通過硬件方法檢測編程/擦除操作的狀態。
(9)具有擦除暫停/擦除恢復功能。在暫停擦除操作過程中,支持讀寫不處于擦除狀態的塊。
(10)內嵌的擦除/編程算法能自動對整個芯片或某幾個塊進行擦除編程操作。
Am29LV400B編程和擦除算法的命令定義如表1所示。
表中,RA為要讀的存儲器地址;RD為從存儲器地址RA處讀出的數據;SA為要擦除的段地址;PA為要寫入數據的存儲器地址;PD為要在地址PA處寫入的數據。根據表中的命令定義可編制FLASH的“燒寫”和“擦除”程序(用C語言和匯編語言混合編程實現)。根據需要,我們編制了 “燒寫”單字和“燒寫”多字的程序。
2 硬件電路組成
DSP存儲區硬件接口電路如圖1所示。主要由5部分組成:DSP處理器-TMS320VC5409、系統邏輯控制電路(采用CPLD—EPM7128實現)、閃存FLASH-Am29LV400B (256K字的FLASH用來存儲應用程序和初始化數據)、程序存儲器SRAM1-IDT71V416S12PH(容量為256K字)、數據存儲器SRAM2-IDT71V016S12PH(容量為64K字)。邏輯控制電路主要由3個模塊組成:FLASH頁選控制模塊、讀/寫控制模塊、程序空間/數據空間/FLASH切換控制模塊。圖中,CPLD的輸出FMSEL為FLASH的片選腳;PMSEL為程序空間的片選腳;DMSEL為數據空間的片選腳。
FLASH分為8頁,每頁32K,通過CPLD中的FLASH頁選控制模塊(Page0～Page2)實現FLASH翻頁功能。為實現FLASH引導裝載,FLASH物理空間的前32K映射到TMS320VC5409的數據空間0x8000h~0xFFFFh上,即TMS320VC5409的數據空間0x8000h～0xFFFFh為FLASH的前32K空間。為了重點說明FLASH的引導裝載過程,本文只談及DSP片內程序存儲空間以及FLASH前32K字的使用情況。
3 TMS320VC5409 DSP的引導裝載方式
TMS320VC5409芯片具有兩種引導方式:片內引導方式和片外執行方式。片內引導方式就是利用片內ROM中的引導程序將程序從外部加載到程序存儲器中運行。由于FLASH的速度較低,難以與DSP相匹配,因此,本文采用片內引導方式。
TMS320VC5409片內掩模ROM中固化的引導裝載(Bootloader)程序用于在上電復位時把用戶程序從外部引導到高速RAM中,以保證其全速運行。TMS320VC5409提供的片內引導方法有:主機口HPI方法、8位或16位并行EPROM方法、8位或16位并行I/O方法和8位或16位串行口方法等。TMS320VC5409片內引導裝載源程序可以在TI網站下載得到,讀者可以自行分析。下面通過圖2所示的引導過程框圖,闡述一下本文選用的并行引導方式過程。
上電復位后,TMS320VC5409檢測其MP/MC引腳,如果MP/MC=“0”,DSP從0xFF80h處開始執行片內引導裝載程序。進入引導程序后,如有INT2請求中斷,則進入HPI引導方式;如有INT3請求中斷,則進入EEPROM串行口引導方式;否則就進入并行引導方式。其詳細引導過程如圖3所示。
片內并行引導方式前半部分是I/O空間并行引導方式,我們不采用此方式,程序繼續運行直到從數據空間0xFFFFh地址讀入一個地址數據,此數據為用戶自舉表的入口地址。這時片內引導程序就開始執行FLASH中的用戶自舉表,若自舉表的第一個字是0x10AAh,則表示是16位并行引導模式。 
4 FLASH中自舉表(Boottable)的存儲格式
為了實現DSP加電自舉,FLASH中的數據必須按照自舉表的格式“燒寫”。自舉表的作用是:DSP運行此表時,首先根據自舉表中前部分用戶起始地址把后面的用戶程序代碼加載到DSP片內程序空間中相應的用戶地址區域(由于FLASH與DSP時間不匹配,要設置好SWWR和BSCR寄存器),然后根據自舉表中的程序入口地址,在程序空間相應的地址開始運行程序。表2為16位并行自舉的代碼結構(自舉表在空間允許的情況下可以放幾個程序代碼段,為便于說明,在此只說明一個程序代碼段的情況)。
下面結合一個實例,說明利用hex500命令生成二進制數據自舉表的方法。
(1)所編寫的一個用戶程序名為myblink.C,在編譯鏈接成功后生成的輸出文件名為myblink.out;程序空間的開始地址為0x1400h,程序執行的入口地址為0x144Fh。利用hex500工具,生成文件名為myblink.hex的二進制數據,hex500命令后添加如下條件:
myblink.out ;要轉換的.out文件
-a ;生成ASCII碼的形式
-e 0x144Fh ;程序空間中程序運行的開始地址
-boot ;轉換成自舉表的形式
-bootorg PARALLEL ;并行格式
-byte ;按字節分配地址
-memwidth 16 ;系統存儲器字寬度為16位
-romwidth 16 ;ROM物理寬度為16位
-swwsr 0x7FFFh ;SWWSR設置軟件等待周期
-bscr 0xF800h ;BSCR設置段開關控制寄存器值0xF800
-o myblink.hex ;輸出的二進制數據文件名
(2)生成的二進制數據文件myblink.hex的數據為:
0x10AA 0x7FFF 0xF800 0x0000 0x144F 0x00D1 0x0000 0x1400 ...(用戶程序代碼) ... 0x0000;
前8個數據解釋分別為:
0x10AAh:16位并行尋址格式;
0x7FFFh:SWWSR初始值為0x7FFFh,因為FLASH的運行速度比DSP慢,等待7個周期;
0xF800h:BSCR初始值為0xF800h;
0x0000h:自舉表程序入口的XPC=0;
0x144Fh:自舉表程序入口的地址=0x144Fh;
0x00D1h:自舉表程序的長度=0xD1h;
0x0000h:自舉表起始地址XPC=0;
0x1400h:自舉表的起始地址=0x1400h。
(3)編寫一個數據轉換程序,把二進制數據文件myblink.hex 轉換為數組頭文件myblink.h。在CCS環境下,FLASH的“燒寫”主程序包含此頭文件,編譯鏈接后通過仿真器下載到DSP中,運行DSP,用戶程序就被“燒入”FLASH中了。
實際應用是:在數據空間地址0xFFFFh(也就是FLASH的空間0xFFFFh )中“燒寫”數據0x9000h(FLASH中存放的自舉表起始地址),在FLASH的地址0x9000h開始“燒入” 用戶自舉表數據即myblink.h中的數組數據。
DSP運行情況是:依據第3節所述的引導裝載過程,經過一系列的設置,使DSP尋址到數據空間地址0xFFFFh,得到自舉表的起始地址0x9000h,PC指針指向0x9000h,執行自舉表的數據,根據自舉表寫入信息,把后面的程序裝載入程序空間起始地址0x1400h(XPC=0)(這時通過仿真器查看程序空間0x1400h開始的數據,與仿真器下載的myblink.out文件數據是一致的)。然后,DSP的PC指針指向程序入口地址0x144Fh(XPC=0)開始執行用戶程序,從而完成了DSP利用FLASH實現16位并行引導裝載的過程。
參考文獻
1 TMS320VC5409 Bootloader.Literature Number:SPRA627,TI,1998
2 TMS320C54x Assembly Language Tools User’s Guide.Literature Number: SPRU102D,TI, 1999
3 AM29LV400B Data Sheet. AMD,1999