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TMS320VC5402外部并行引導裝載方法的研究
摘要：分析了ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２ ＤＳＰ的引導裝載過程，給出了兩個外部并行引導裝載的典型電路。針對這兩個電路設計了可脫離Ｆｌａｓｈ燒寫器的仿真器在線編程裝載方法，并得到了實驗驗證。關鍵詞：ＤＳＰ引導裝載 在線編程裝載 虛擬擴展程序空間 ＤＳＰ
所謂引導方式就是指單片機（ＭＣＵ）系統(tǒng)復位時，其系統(tǒng)軟件代碼所取得的方式。對于單片機來說，它使用復位矢量方式從程序空間的固定地址處開始取得指令代碼。如果所需代碼來自程序空間外部，則引導過程無法進行。ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２ ＤＳＰ內(nèi)部ＲＯＭ中的引導裝載程序?Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ?使系統(tǒng)上電后能自動將程序代碼從外部?如Ｆｌａｓｈ、Ｅｐｒｏｍ、主機?引導裝載到ＤＳＰ內(nèi)部或者外部程序存儲器中脫機運行。這樣的設計有三個突出點：一是程序代碼可以存儲在片外相對慢速、非易失性器件中，而裝載運行于高速器件；二是提供多種裝載方式，使得ＤＳＰ可以靈活應用到不同系統(tǒng)；三是省去對ＤＳＰ片內(nèi)ＲＯＭ進行掩膜編程操作，節(jié)省大量費用。
引導裝載程序根據(jù)不同的系統(tǒng)要求提供了多種裝載模式，主要包括并行Ｉ／Ｏ口引導裝載、串行口引導裝載、ＨＰＩ引導裝載、外部并行引導裝載等模式，并且兼容８位和１６位字引導裝載方式。
１ 引導裝載程序分析
ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２內(nèi)部４Ｋ字的ＲＯＭ程序位于０ｘＦ０００～０ｘＦＦＦＦ程序空間，包括引導裝載程序、μ律和Ａ律擴充表、正弦對照表、工廠測試碼和中斷向量表。其中，引導裝載程序位于０ｘＦ８００～０ｘＦＢＦＦ空間。復位時，如果ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２處在微計算機方式?ＭＰ／ＭＣ＝０?，則片內(nèi)ＲＯＭ中的引導裝載程序就會被執(zhí)行。引導裝載程序在決定采用何種裝載模式之前，首先對ＣＰＵ狀態(tài)寄存器進行初始化。初始化工作包括：禁止可屏蔽中斷?ＩＮＴＭ＝１?，內(nèi)部ＤＡＲＡＭ映射到程序／數(shù)據(jù)區(qū)?ＯＶＬＹ＝１?，對程序和數(shù)據(jù)區(qū)均設置為７個等待狀態(tài)。初始化完成后，引導裝載程序執(zhí)行裝載模式判斷。判斷的順序是：ＨＰＩ模式、ＳＰＩ模式、外部并行模式、標準串口模式、并行Ｉ／Ｏ模式。圖１說明了整個裝載模式的判斷流程。
圖1 引導裝載模式選擇流程
２ 外部并行裝載電路的設計
由圖１可知，外部并行裝載時?引導裝載程序先讀Ｉ／Ｏ空間ＦＦＦＦｈ，判斷是否是有效的并行裝載模式；如果ＦＦＦＦｈ處為非有效值，則讀數(shù)據(jù)空間ＦＦＦＦｈ，判斷是否是有效的并行裝載模式。對于外部并行裝載，要求裝載時Ｆｌａｓｈ位于數(shù)據(jù)空間。下面給出兩種實際應用過的并行裝載電路，如圖２所示。
圖２(ａ)適用于程序運行時不要求大數(shù)據(jù)空間的系統(tǒng)。若對ＤＳ（數(shù)據(jù)空間選擇）信號與Ａ１５地址線譯碼，Ｆｌａｓｈ占用數(shù)據(jù)空間的８０００ｈ～ＦＦＦＦｈ共３２Ｋ空間，因此程序代碼的存儲區(qū)大小不能超過３２Ｋ。當然，若對Ａ１５、Ａ１４與ＤＳ譯碼，Ｆｌａｓｈ也可將整個片外４８Ｋ的數(shù)據(jù)空間作為程序代碼的存放區(qū)。
圖２(ｂ)將Ｆｌａｓｈ分為１６頁，每頁６４Ｋ，Ｆｌａｓｈ的片選信號ＣＥ利用ＤＳＰ的Ａ１６～Ａ１９、通用Ｉ／Ｏ引腳ＸＦ以及程序／數(shù)據(jù)空間選擇?ＤＳ／ＰＳ?信號譯碼獲得。圖２?ｂ?所示系統(tǒng)上電后，ＸＦ＝１，譯碼后Ｆｌａｓｈ的０頁映射到數(shù)據(jù)空間，此時引導裝載程序可利用它正確裝載；裝載完畢后，ＤＳＰ從程序代碼的入口地址開始執(zhí)行，此時ＤＳＰ設置ＸＦ＝１，ＤＳＰ利用內(nèi)部ＤＡＲＡＭ或者外部ＳＲＡＭ作為程序和數(shù)據(jù)空間存儲器，Ｆｌａｓｈ的０頁被屏蔽而無法再操作，Ｆｌａｓｈ的１～１５頁作為ＤＳＰ擴展程序存儲器使用。這樣設計系統(tǒng)電路有如下好處：由于裝載時與系統(tǒng)程序運行時數(shù)據(jù)空間的物理存儲器分離，系統(tǒng)程序可利用全部６４Ｋ的數(shù)據(jù)空間；程序運行時程序代碼存儲器被屏蔽，保證了裝載程序的安全性；擴展程序空間可作為數(shù)據(jù)暫存或永久存儲空間，滿足了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的要求。當然，也可使用單片６４Ｋ的Ｆｌａｓｈ作為程序代碼存儲器，以ＳＲＡＭ作為程序擴展空間存儲器。
圖2 外部并行裝載典型電路
３ 外部并行裝載的仿真器在線編程
ＤＳＰ引導裝載程序從外部數(shù)據(jù)存儲器（Ｆｌａｓｈ）中讀取引導裝載表，并且裝載程序代碼到ＤＳＰ片內(nèi)或片外程序存儲器。Ｆｌａｓｈ中存儲的是引導裝載表。它的結構如表１所示。要使用ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的引導裝載功能，必須利用Ｈｅｘ轉換工具生成一個如表１所示結構的包含引導裝載操作所需的全部數(shù)據(jù)項的引導裝載表。表中第一個字０８ＡＡｈ／１０ＡＡｈ代表８／１６位并行裝載模式。
表1 引導裝載表結構
08AAh或者10AAh SWWSR寄存器初始化值 BSCR寄存初始化值 程序入口地址XPC 程序入口地址指（PC） 第一程序塊大小 第一個程序塊目標地址XPC 第一個程序塊目標地址指針 程序代碼1 …… 程序代碼N 最后程序塊大小 最后程序塊目標地址XPC 最后程序塊目標地址指針 程序代碼1 …… 程序代碼N 代碼結束標志0000h
通常的ＤＳＰ獨立系統(tǒng)都需要利用Ｆｌａｓｈ燒寫器將引導裝載表寫入Ｆｌａｓｈ中，對于采用表貼封裝的Ｆｌａｓｈ器件，燒寫器無法寫入數(shù)據(jù)。為了解決這個問題，采用仿真器在線編程方式將引導裝載表數(shù)據(jù)寫入Ｆｌａｓｈ，它具有節(jié)約開發(fā)成本、減小器件尺寸、編程靈活的特點。
對于圖２?ａ?所示的系統(tǒng)，在仿真器仿真狀態(tài)下，將引導裝載表讀入ＤＳＰ數(shù)據(jù)區(qū)的００００ｈ～７ＦＦＦｈ空間，然后使用Ｆｌａｓｈ在線編程方法將數(shù)據(jù)寫入Ｆｌａｓｈ中，最后在Ｆｌａｓｈ的ＦＦＦＦｈ處寫入引導裝載表在Ｆｌａｓｈ中的起始地址。編程完畢，復位系統(tǒng)即可實現(xiàn)裝載過程。
對于圖２(ｂ)所示的系統(tǒng)，仿真器在線編程則要復雜得多。由于在仿真狀態(tài)下，程序空間與Ｆｌａｓｈ的０頁空間重疊，Ｆｌａｓｈ的０頁被屏蔽，程序無法操作到Ｆｌａｓｈ的存儲空間。為此，程序將Ｆｌａｓｈ的０頁空間作為“虛擬擴展程序空間”，以便程序寫入引導裝載表。具體實現(xiàn)過程是：設置外部控制信號＝１，此時譯碼電路將Ａ１８地址線信號取反，虛擬擴展程序空間開放。Ｆｌａｓｈ的０頁空間虛擬成為擴展程序空間的０４００００ｈ～０４ＦＦＦＦｈ空間。這樣，仿真器在線編程０４００００ｈ～０４ＦＦＦＦｈ空間即相當于對Ｆｌａｓｈ的０頁編程。編程完畢后，設置外部控制信號＝０，復位系統(tǒng)后即可實現(xiàn)裝載過程。
本文分析了ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的引導裝載程序的裝載過程，給出了兩個經(jīng)常使用的外部并行裝載典型電路。針對兩個典型電路設計了仿真器在線編程裝載方法。利用此方法實現(xiàn)了一個以１２８Ｋ×１６ｂｉｔ的ＳＲＡＭ作為程序和數(shù)據(jù)空間，以１Ｍ×１６ｂｉｔ的Ｆｌａｓｈ作為擴展程序空間和系統(tǒng)程序代碼存儲器的系統(tǒng)。該系統(tǒng)無需Ｆｌａｓｈ燒寫器進行Ｆｌａｓｈ數(shù)據(jù)寫入，并且完全利用了ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的全部存儲空間，充分發(fā)揮了ＤＳＰ的效能。
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