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TMS320C6000 DSP自動(dòng)引導(dǎo)的方法和編程實(shí)現(xiàn)
摘要：ＴＩ高速信號(hào)處理器ＴＭＳ３２０Ｃ５Ｘ和ＴＭＳ３２０Ｃ６Ｘ需要從外部的存儲(chǔ)器（ＲＯＭ或ＦＬＡＳＨ）中引導(dǎo)應(yīng)用程序?這是開發(fā)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性和處理速度。以ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ ＤＳＰ為例，介紹了應(yīng)用程序的三種引導(dǎo)方式；以實(shí)際工程為背景詳細(xì)敘述了從ＲＯＭ中引導(dǎo)程序的實(shí)現(xiàn)方法，并鐘對(duì)其中重要的命令文件和用戶引導(dǎo)程序，給出了相應(yīng)的示例文件和程序。關(guān)鍵詞：TMS320C6000 DSP CMD 引導(dǎo)
１ ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ ＤＳＰ硬件結(jié)構(gòu)概述
ＴＭＳ３２０Ｃ６０００是ＴＩ公司生產(chǎn)的ＴＭＳ３２０系列產(chǎn)品中新一代高性能的ＤＳＰ芯片，適用于高速數(shù)字信號(hào)處理。ＴＭＳ３２０Ｃ６０００主要由三個(gè)部分組成：ＣＰＵ內(nèi)核、外設(shè)和存儲(chǔ)器。ＣＰＵ中８個(gè)功能單元可以并行工作，這些功能單元被分成類似的兩組，每組由４個(gè)基本功能單元組成。ＣＰＵ有兩組寄存器，每組寄存器由１６個(gè)３２位寄存器組成。由于在運(yùn)行期間不做硬件數(shù)據(jù)相關(guān)性檢查，所以程序運(yùn)行時(shí)可以同時(shí)執(zhí)行８條指令，極大地提高了芯片處理速度，這使得該系列的芯片在電子測(cè)量、測(cè)控、圖像、雷達(dá)、聲納和軟件無線電等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
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２ 加電后ＤＳＰ的運(yùn)行過程
系統(tǒng)加電后，ＲＥＳＥＴ信號(hào)為低，芯片復(fù)位。在ＲＥＳＥＴ信號(hào)上升沿處，鎖存ＢＯＯＴＭＯＤＥ[４:０]信號(hào)，借以決定芯片的存儲(chǔ)器映射方式、地址０處的存儲(chǔ)器類型以及復(fù)位后芯片的自舉模式，復(fù)位結(jié)束后，芯片從存儲(chǔ)器的０地址開始執(zhí)行指令。
ＴＭＳ３２０Ｃ６０００器件可以設(shè)置成三種自舉方式，其加載過程分別敘述如下：
（１）不加載。ＣＰＵ直接從存儲(chǔ)器的０地址處開始執(zhí)行指令。如果系統(tǒng)中使用的是ＳＤＲＡＭ，那么ＣＰＵ會(huì)先掛起，直到ＳＤＲＡＭ的初始化完成。ＴＭＳ３２０Ｃ６２１Ｘ／Ｃ６７１Ｘ不具有這類方式。
（２）ＲＯＭ加載。位于外部空間的ＲＯＭ中的程序首先通過ＤＭＡ／ＥＤＭＡ搬入地址０處。盡管加載過程是在芯片外部被復(fù)位信號(hào)釋放以后才開始的，但是當(dāng)芯片仍處于內(nèi)部復(fù)位保持時(shí)，就開始了上述的傳輸過程了。用戶可以指定外部ＲＯＭ的存儲(chǔ)寬度，ＥＭＩＦ會(huì)自動(dòng)將相鄰的８ｂｉｔ／１６ｂｉｔ數(shù)據(jù)合并成３２ｂｉｔ。ＲＯＭ中的程序必須以ｌｉｔｔｌｅ ｅｎｄｉａｎ的格式存儲(chǔ)。用ＤＭＡ／ＥＤＭＡ進(jìn)行的這一加載過程是一個(gè)單幀的數(shù)據(jù)塊傳輸。傳輸過程完成之后，ＣＰＵ退出復(fù)位狀態(tài)，開始執(zhí)行地址０處的指令。對(duì)于不同的芯片，這一過程略有不同，整個(gè)過程如圖１所示。
對(duì)于ＴＭＳ３２０Ｃ６２０Ｘ／Ｃ６７０Ｘ，ＤＭＡ使用默認(rèn)的ＲＯＭ時(shí)序從ＣＥ１空間中拷貝６４ＫＢ數(shù)據(jù)到地址０處。
對(duì)于ＴＭＳ３２０Ｃ６２１Ｘ／Ｃ６７１Ｘ／Ｃ６４Ｘ，ＥＤＭＡ使用默認(rèn)的ＲＯＭ時(shí)序從ＣＥ１空間（Ｃ６４Ｘ從ＥＭＩＦＢ ＣＥ１空間）拷貝１ＫＢ數(shù)據(jù)到地址０處。
（３）主機(jī)（ＨＰＩ）引導(dǎo)。ＣＰＵ停留在保持狀態(tài)，其余硬件部分均保持正常狀態(tài)。在這期間，外部主機(jī)通過主機(jī)口初始化ＣＰＵ的存儲(chǔ)空間。主機(jī)完成所有的初始化工作后，將主機(jī)口控制寄存器中的ＤＳＰＩＮＴ位設(shè)置為１，結(jié)束引導(dǎo)過程。此時(shí)ＣＰＵ退出復(fù)位狀態(tài)，開始執(zhí)行地址０處的指令。在主機(jī)引導(dǎo)過程中，主機(jī)可以對(duì)ＤＳＰ所有的存儲(chǔ)空間進(jìn)行讀和寫。
此外，用戶應(yīng)選擇存儲(chǔ)器的映射方式（當(dāng)有多種映射方式可供選擇時(shí)）和首地址為０存儲(chǔ)空間的類型。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１／Ｃ６７０１芯片有專門的ＢＯＯＴＭＯＤＥ管腳決定芯片的各種設(shè)置。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０２則通過將擴(kuò)展總線上的ＸＤ[４:０]直接映射為ＢＯＯＴＭＯＤＥ?４?０?確定芯片的設(shè)置，這些管腳可通過電阻上拉或下拉設(shè)置引導(dǎo)方式和存儲(chǔ)器映射方式。ＴＭＳ３２０Ｃ６２１１／Ｃ６７１１僅有一種存儲(chǔ)器映射方式，引導(dǎo)方式只需要兩位進(jìn)行設(shè)置，主機(jī)口的ＨＤ[４:３}映射為ＢＯＯＴＭＯＤＥ[４:０]同樣是利用電阻上拉或下拉設(shè)置引導(dǎo)方式實(shí)現(xiàn)的。
圖2 代碼生成流程圖
３ ＲＯＭ引導(dǎo)模式實(shí)現(xiàn)
在許多基于ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ ＤＳＰ的應(yīng)用程序的開發(fā)中，程序代碼或數(shù)據(jù)表總是保存在ＲＯＭ、 ＦＬＡＳＨ或其它非易失存儲(chǔ)器中，以保證掉電時(shí)代碼仍在。但這些存儲(chǔ)器的速度很慢，對(duì)速度性能要求很嚴(yán)格的代碼就需要運(yùn)行到其它快速存儲(chǔ)器中，如片內(nèi)ＲＡＭ或片外靜態(tài)ＲＡＭ。這就需要在運(yùn)行前將代碼從ＲＯＭ存儲(chǔ)器中裝載到ＲＡＭ中，這是開發(fā)人員遇到的難點(diǎn)之一。從ＲＯＭ引導(dǎo)的應(yīng)用程序的開發(fā)過程分以下幾個(gè)步驟：
·在ＣＣＳ環(huán)境中，調(diào)試程序，編寫相應(yīng)的命令文件(．ｃｍｄ),編譯連接以形成．ｈｅｘ(ＣＯＦＦ格式)文件，通過編程器轉(zhuǎn)化成．ｂｉｎ文件(二進(jìn)制文件),燒到ＲＯＭ中；
·系統(tǒng)加電復(fù)位，芯片從ＲＯＭ中拷貝固定長度的數(shù)據(jù)塊（其中包括用戶自身的引導(dǎo)代碼）到ＲＡＭ中，用以初始化部分存儲(chǔ)器；
·執(zhí)行用戶的引導(dǎo)代碼和其它數(shù)據(jù)段以及程序段初始化所必需的段復(fù)制；
·使用包含．ｃｉｎｉｔ段中的數(shù)據(jù)初始化．ｂｓｓ段中Ｃ語言變量；
·程序從ｍａｉｎ()處開始執(zhí)行。
在開發(fā)從ＲＯＭ引導(dǎo)的應(yīng)用程序時(shí)，必須考慮以下幾點(diǎn)：用戶引導(dǎo)代碼必須連接到應(yīng)用程序中，這樣在系統(tǒng)加電復(fù)位后，用戶的引導(dǎo)程序才能被合適地加載和執(zhí)行；只有通過編寫自己的引導(dǎo)代碼用戶才能正確地從ＲＯＭ中拷貝ＣＯＦＦ格式的段；在程序連接時(shí)，只有通過合理編寫命令文件（．ｃｍｄ），使這些段被合理地連接后，才能實(shí)現(xiàn)從ＲＯＭ中加載，從ＤＳＰ內(nèi)部ＲＡＭ中執(zhí)行。在這個(gè)過程中，命令文件和用戶引導(dǎo)代碼編寫對(duì)于程序能否正確地執(zhí)行起著非常重要的作用。在某軟件無線電工程的開發(fā)中，筆者就是在Ｃ語言環(huán)境下，成功地開發(fā)了ＴＭＳ３２０Ｃ６７０１的自引導(dǎo)程序。下面就針對(duì)這兩個(gè)方面加以詳細(xì)說明，以供大家借鑒。
３．１ 命令文件
利用ＴＩ的代碼產(chǎn)生工具，可以按照?qǐng)D２所示的步驟生成可執(zhí)行文件（．ｏｕｔ）。
匯編器接收匯編優(yōu)化器或編譯器產(chǎn)生的．ａｓｍ文件，經(jīng)過匯編后產(chǎn)生可重新分配地址的ＣＯＦＦ格式的目標(biāo)文件．ｏｂｊ。該格式文件包含了匯編器所生成的各個(gè)段（如表１所示），命令文件就是指導(dǎo)連接器如何將各段分配到相應(yīng)的存儲(chǔ)器中。編寫命令文件時(shí)，有一點(diǎn)需要注意，那就是在很多情況下需要對(duì)某段說明兩個(gè)不同的地址：加載地址和運(yùn)行地址。加載地址決定了二進(jìn)制程序代碼的存儲(chǔ)位置和程序的引導(dǎo)地址，但在運(yùn)行過程中對(duì)于該段的任何引用則是以它的運(yùn)行地址作為參考的。因此，當(dāng)用戶對(duì)某段分別說明了加載地址和運(yùn)行地址時(shí)，只有將該段從加載地址復(fù)制到運(yùn)行地址上，該段才可以被訪問。
表1 編譯器產(chǎn)生的默認(rèn)代碼段和數(shù)據(jù)段
在命令文件中，合理地分配．ｃｉｎｉｔ段對(duì)于整個(gè)程序的正確運(yùn)行起到關(guān)鍵的作用。在ＴＩ可查閱的文檔和相關(guān)網(wǎng)站上，很少有涉及這方面內(nèi)容的文章。經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐，筆者取得了處理．ｃｉｎｉｔ段的一些經(jīng)驗(yàn)，請(qǐng)大家在下面的命令文件和用戶引導(dǎo)程序中注意該段的處理過程。
下面是在實(shí)踐中編寫的命令文件（．ｃｍｄ）?
－ｃ ；說明復(fù)位后的初始化方式
－ｓｔａｃｋ ０ｘ５０００ ；說明堆的大小
－ｈｅａｐ ０ｘ４００ ；說明棧的大小
－ｌ ｒｔｓ６７０１．ｌｉｂ ；說明程序中引用的庫文件
ＭＥＭＯＲＹ ；將整個(gè)存儲(chǔ)器分成具有不同名稱的存儲(chǔ)區(qū)域
{
ＶＥＣＳ:? ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ００００００００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ０００００２００
ＰＭＥＭ: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ０００００２００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ００００ｄ０００
ＰＣＩＮＩＴ: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ００００ｄ２００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ００００１ｅ００
ＣＥ１ＶＥＣＳ: ｏｒｉｇｉｎ＝０ｘ０１４０００００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ０００００２００
ＣＥ１ＰＭＥＭ:ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ０１４００２００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ００００ｄ０００
ＣＥ１ＩＮＩＴ: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ０１４０ｄ２００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ００００１ｅ００
ＣＥ３: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ０３００００００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ０１００００００
ＤＲＡＭ: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ８０００００００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ０００１００００
}
ＳＥＣＴＩＯＮＳ ；說明目標(biāo)文件中各段的加載地址和運(yùn)行地址
{
．ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ :ｌｏａｄ＝ＣＥ１ＶＥＣＳ, ｒｕｎ＝ＶＥＣＳ
；用戶的引導(dǎo)代碼段
．ｔｅｘｔ ?: ｌｏａｄ＝ＣＥ１ＰＭＥＭ, ｒｕｎ＝ＰＭＥＭ
．ｃｉｎｉｔ ?: ｌｏａｄ＝ＣＥ１ＩＮＩＴ, ｒｕｎ＝ＤＲＡＭ
；裝載到ＲＯＭ中，在片內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)運(yùn)行
．ｃｏｎｓｔ ＞ ＤＲＡＭ
．ｄａｔａ ＞ ＤＲＡＭ
．ｂｓｓ ＞ ＤＲＡＭ
．ｓｙｓｍｅｍ ＞ ＤＲＡＭ
．ｓｔａｃｋ ＞ ＤＲＡＭ
．ｆａｒ ＞ ＣＥ３
}
３．２ 編寫用戶引導(dǎo)代碼
ＤＳＰ加電復(fù)位后，自動(dòng)從ＣＥ１空間中拷貝６４Ｋ數(shù)據(jù)（程序代碼）到地址０處，然后從０地址處開始執(zhí)行指令。由于在命令文件中，將．ｃｉｎｉｔ裝載到外部ＲＯＭ中，但其運(yùn)行地址卻在片內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)，所以采用下面這段程序，其主要作用是將Ｃｉｎｉｔ從外部ＲＯＭ中搬到片內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)，使其能在Ｃ編程環(huán)境下進(jìn)行正確的初始化工作，保證程序的順利進(jìn)行。
．ｓｅｃｔ “．ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ”
；將用戶引導(dǎo)代碼分配到
ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ段中
．ｇｌｏｂａｌ ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ
．ｒｅｆ ＿ｃ＿ｉｎｔ００
；Ｃ程序的入口地址
ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ?
．．．．．．
；ＥＭＩＦ寄存器和ＤＭＡ寄存器初始化
；使用ＤＭＡ方式將以原地址０ｘ００００ｄ２００開始的０ｘ３８０長的存儲(chǔ)空間拷貝到目標(biāo)地址上
ｍｖｋｌ ＤＭＡ０＿ＳＲＡ ,Ａ５ ；裝載原地址０ｘｄ２００
ｍｖｋｌ ０ｘ００００ｄ２００?, Ｂ４
ｍｖｋｈ ＤＭＡ０＿ＳＲＡ ,Ａ５
ｍｖｋｈ ０ｘ００００ｄ２００m Ｂ４
ｓｔｗ Ｂ４,*Ａ５
ｍｖｋｌ ＤＭＡ０＿ＤＳＡ, Ａ５ ；裝載目標(biāo)地址０ｘ８０００００００
ｍｖｋｌ ０ｘ８０００００００, Ａ４
ｍｖｋｈ ＤＭＡ０＿ＤＳＡ, Ａ５
ｍｖｋｈ ０ｘ８０００００００, Ａ４
ｓｔｗ Ａ４,*Ａ５
ｍｖｋｌ ＤＭＡ０＿ＣＮＴ ?Ａ５ ；裝載數(shù)據(jù)長度０ｘ３８０(這個(gè)長度可以通過查看．ｍａｐ文件中．ｃｉｎｉｔ的長度獲得)
ｍｖｋｌ ０ｘ０００００３８０, Ｂ１
ｍｖｋｈ ＤＭＡ０＿ＣＮＴ ,Ａ５
ｍｖｋｈ ０ｘ０００００３８０, Ｂ１
；啟動(dòng)ＤＭＡ開始傳輸
ｗａｉｔ:
ｍｖｋｌ ＤＭＡ０＿ＰＣＲ ,Ａ５
ｍｖｋｈ ＤＭＡ０＿ＰＣＲ ,Ａ５
ｌｄｗ ?*Ａ５ ,Ｂ２
ｍｖｋｌ ０ｘ０００００００ｃ,Ａ５
ｍｖｋｈ ０ｘ０００００００ｃ ,Ａ５
ａｎｄ Ａ５,Ｂ２,Ｂ２
?ｂ２? ｂ ｗａｉｔ
ｎｏｐ ５
；傳輸結(jié)束后，跳轉(zhuǎn)到Ｃ程序的入口地址ｃ＿ｉｎｔ００處，
開始執(zhí)行程序
ｍｖｋｌ ．ｓ２ ＿ｃ＿ｉｎｔ００?Ｂ０
ｍｖｋｈ ．ｓ２ ＿ｃ＿ｉｎｔ００?Ｂ０
Ｂ ．ｓ２ Ｂ０
ｎｏｐ ５
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