DSP外掛Flash在系統(tǒng)編程及并行引導裝載方法

　　摘要：詳細介紹了TMS320VC5402外掛程序存儲器的在系統(tǒng)編程技術和方法，結合實例給出了創(chuàng)建系統(tǒng)引導表的具體步驟，并在此基礎上重點敘述了ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的并行１６位引導裝載方法。設計的系統(tǒng)具有較大的靈活性和良好的可擴展性。
　　關鍵詞：DSPTMS320VC5402FLASHSST39VF400A在系統(tǒng)編程引導裝載
　　
　�。裕停樱常玻埃郑茫担矗埃�(以下簡稱Ｃ５４０２)是ＴＩ公司的一款性價比極好的１６位定點ＤＳＰ芯片。由于Ｃ５４０２內部只有１６Ｋ×１６位ＲＡＭ和４Ｋ×１６位掩膜ＲＯＭ，用戶程序必須存放在外掛的程序存儲器中。對程序存儲器的編程（即離線編程）通常是通過通用編程器完成的，即用戶將要寫入的程序轉換成編程器能夠接收的格式，再通過編程器寫入存儲器中。隨著芯片制造工藝的不斷提高，芯片集成度越來越高，存儲器正在向小型化、貼片式發(fā)展，從而使表面封裝或ＰＬＣＣ封裝的存儲器難以利用編程器編程。目前普遍采用的在系統(tǒng)編程ＩＳＰ（ＩｎＳｙｓｔｅｍＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）技術不需要編程器，通過系統(tǒng)的ＤＳＰ可直接對用戶板上的存儲器編程，這樣不僅節(jié)省了通用編程器及適配器的費用，還減少了頻繁插拔存儲器的麻煩，從而大量節(jié)省了系統(tǒng)開發(fā)時間，滿足了用戶程序在線更新的要求。外掛的程序存儲器通常選用容量大、存儲速度快、功耗低、性價比高的ＦＬＡＳＨ存儲器。
　　
　　由于ＤＳＰ仿真軟件編譯鏈接后生成的是二進制的ＣＯＦＦ格式文件，不能直接寫入ＦＬＡＳＨ中，還需通過Ｈｅｘ轉換工具將ＣＯＦＦ目標文件轉換為標準的ＡＳＣＩＩ碼十六進制格式（即Ｈｅｘ格式）。對于離線編程，只需將這種Ｈｅｘ文件直接作為編程器的輸入，即可寫入ＦＬＡＳＨ；而在系統(tǒng)編程，則是利用系統(tǒng)本身的ＤＳＰ，通過軟件編程來實現(xiàn)整個燒寫過程。因此，如何對ＦＬＡＳＨ進行燒寫是整個在系統(tǒng)編程的一個關鍵。本文以一片Ｃ５４０２外掛一片ＦＬＡＳＨ存儲器構成的最小系統(tǒng)為實例，介紹采用Ｃ語言編寫ＦＬＡＳＨ燒寫程序，并通過ＤＳＰ將用戶程序代碼寫入ＦＬＡＳＨ，從而實現(xiàn)在系統(tǒng)編程。
　　
　�。保模樱信cＦＬＡＳＨ構成的最小系統(tǒng)
　　
　　本系統(tǒng)的ＦＬＡＳＨ存儲器選用ＳＳＴ公司的ＳＳＴ３９ＶＦ４００Ａ，用作ＤＳＰ的數(shù)據(jù)空間。ＦＬＡＳＨ的片選信號／ＣＥ由ＤＳＰ的數(shù)據(jù)空間選擇信號／ＤＳ和存儲器選通信號／ＭＳＴＲＢ產生，讀使能信號／ＯＥ和寫使能信號／ＷＥ由ＤＳＰ的讀寫脈沖信號Ｒ／Ｗ和／ＤＳ、／ＭＳＴＲＢ組合產生。ＦＬＡＳＨ的地址線Ａ０～Ａ１５和ＤＳＰ的Ａ０～Ａ１５直接相連，Ａ１６和Ａ１７接地。由于ＤＳＰ數(shù)據(jù)空間００００Ｈ～３ＦＦＦＨ為存儲器映象寄存器、暫存器和片內ＲＡＭ，對外部ＦＬＡＳＨ來講是不可見的，所以ＦＬＡＳＨ可操作的地址范圍為４０００Ｈ～０ＦＦＦＦＨ。設用戶程序從ＦＬＡＳＨ中８０００Ｈ單元開始存放，則系統(tǒng)上電時引導程序就從數(shù)據(jù)空間的８０００Ｈ單元開始搬運數(shù)據(jù)到ＤＳＰ內部ＲＡＭ指定區(qū)域，引導完畢后即跳轉到ＲＡＭ中程序入口地址運行用戶程序。
　　
　�。玻樱樱裕常梗郑疲矗埃埃恋脑谙到y(tǒng)編程
　　
　�。玻�１芯片簡介及常用命令
　　
　�。樱樱裕常梗郑疲矗埃埃潦牵樱樱怨�司的２５６Ｋ×１６位ＦＬＡＳＨ存儲器，工作電壓３．３Ｖ、擦寫壽命１０００００次，訪問時間７０～９０ｎｓ。用戶只需向其特定地址寫入特定的指令序列，那么通過這些命令用戶即可啟動內部寫狀態(tài)機，從而使其自動完成指令序列要求的內部操作，其中包括：復位、整片擦除、塊擦除、扇區(qū)擦除、操作字寫入等。
　　
　　２．２ＳＳＴ３９ＶＦ４００Ａ編程操作
　　
　　對采用在系統(tǒng)編程的ＦＬＡＳＨ存儲器，整個編程過程由用戶控制，因此用戶必須了解ＦＬＡＳＨ存儲器的各狀態(tài)位，以便知道編程或擦除是否結束。ＳＳＴ３９ＶＦ４００Ａ內部提供兩種軟件檢查方法：檢查狀態(tài)位Ｄａｔａ＃Ｐｏｌｌｉｎｇ（ＤＱ７）和ＴｏｇｇｌｅＢｉｔ（ＤＱ６）。現(xiàn)以檢查ＴｏｇｇｌｅＢｉｔ（ＤＱ６）位為例來具體說明ＳＳＴ３９ＶＦ４００Ａ的編程及檢查機制。ＳＳＴ３９ＶＦ４００Ａ在進行內部編程或擦除時，對任何地址進行連續(xù)讀取都會引起ＤＱ６的跳變，當操作停止就會結束跳變。因此可以通過連續(xù)兩次讀取檢查ＤＱ６的變化情況來判斷編程擦除操作是否完成。單字編程及檢查流程如圖１所示(其中ＷＡ為要寫入數(shù)據(jù)的存儲地址)。
　　
　�。常茫担矗埃驳牟⑿幸龑аb載
　　
　　通過在系統(tǒng)編程操作可以實現(xiàn)將用戶程序代碼寫入ＦＬＡＳＨ。如何確定ＦＬＡＳＨ中用戶程序代碼的存放格式并正確地引導裝載以實現(xiàn)脫機運行，則是整個在系統(tǒng)編程的重點之處。在Ｃ５４０２的五種引導方式中，并行引導是ＤＳＰ系統(tǒng)最常用最簡單的引導方式。下面介紹Ｃ５４０２的并行１６位引導裝載方法。
　　
　　３．１引導過程簡介
　　
　　為了正確引導用戶程序，必須編制引導表，引導表要告訴引導程序采用何種引導方式、程序入口地址、各段的目標首地址和長度等。引導表的數(shù)據(jù)格式是由鏈接配置文件和ＨＥＸ轉換配置文件決定的，鏈接配置文件定義各段存放的首地址和長度，而ＨＥＸ轉換配置文件則定義引導方式、程序入口地址和引導表在外部存儲器中存放的首地址。引導程序可以從地址為０ＦＦＦＦＨ單元的Ｉ／Ｏ端口或數(shù)據(jù)存儲器取得引導表的起始地址。本文介紹的是并行引導方式
　　
　　
　　
　　，引導過程如下：引導程序先從外部數(shù)據(jù)空間的０ＦＦＦＦＨ單元（即ＦＬＡＳＨ的０ＦＦＦＦＨ單元）讀取引導表起始地址，然后從該起始地址讀取引導標識。若為０８ＡＡＨ則為并行８位引導方式；若不是再從起始地址的下一單元讀取內容，看由此兩單元內容組成的１６位字是否為１０ＡＡＨ，若是則為并行１６位引導方式。最后從引導表指定的地址搬運各段代碼到片內ＲＡＭ對應的地址，搬運完畢后即從程序入口地址執(zhí)行用戶程序。由此可見，引導表的編制是引導過程的關鍵。下面結合實例具體介紹引導表的形成和裝載過程（設用戶程序為測試指示燈的程序，源文件為ｍａｉｎ．ａｓｍ和ｖｅｃｔｏｒｓ．ａｓｍ?源代碼省略）。
　　
　�。常�２鏈接配置文件編寫
　　
　�。ㄎ募�名為ＴｅｓｔＬｅｄＬｉｎｋ．ｃｍｄ）
　　
　�。停牛停希遥賩
　　
　�。校粒牵牛�:
　　
　�。郑牛�:ｏｒｇ＝０１００ｈ,ｌｅｎ＝００８０ｈ?;中斷向量的首地址和塊長度
　　
　�。茫希模�:ｏｒｇ＝０１８０ｈ,ｌｅｎ＝０Ｆ８０ｈ?;程序塊的首地址和塊長度
　　
　�。校粒牵牛�:
　　
　�。樱裕粒茫耍�:ｏｒｇ＝１１００ｈ,ｌｅｎ＝０１００ｈ?;堆棧區(qū)的首地址和塊長度
　　
　�。模粒裕�:ｏｒｇ＝１２００ｈ,ｌｅｎ＝１０００ｈ?;數(shù)據(jù)塊的首地址和塊長度
　　
　　}
　　
　�。樱牛茫裕桑希危觷
　　
　�。�ｖｅｃｔｏｒｓ:＞ＶＥＣＰＡＧＥ０?;將中斷向量放入程序頁的ＶＥＣ區(qū)
　　
　　．ｔｅｘｔ?＞ＣＯＤＥＰＡＧＥ０?;將程序代碼放入程序頁的ＣＯＤＥ區(qū)
　　
　�。�ｓｔａｃｋ?＞ＳＴＡＣＫＳＰＡＧＥ１?;將堆棧放入數(shù)據(jù)頁的ＳＴＡＣＫＳ區(qū)
　　
　�。�ｂｓｓ?＞ＤＡＴＡＰＡＧＥ１?;將未初始化變量放入數(shù)據(jù)頁的ＤＡＴＡ區(qū)
　　
　�。�ｄａｔａ?＞ＤＡＴＡＰＡＧＥ１?;將初始化數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)頁的ＤＡＴＡ區(qū)
　　
　　}
　　
　　鏈接配置文件寫好后，通過ＤＳＰ仿真軟件ＣＣＳ編譯鏈接即可生成ＴｅｓｔＬｅｄ．ｏｕｔ文件。在匯編時要注意，不論是ＤＯＳ下的ＡＳＭ５００還是ＷＩＮＤＯＷＳ下的ＣＣＳ都必須加上－ｖ５４８開關量，否則不能生成正確的引導表。
　　
　　３．３ＨＥＸ轉換配置文件編寫
　　
　�。ㄎ募�名為ＴｅｓｔＬｅｄＨｅｘ．ｃｍｄ）
　　
　�。裕澹螅簦蹋澹洌�ｏｕｔ;轉換的文件名，即編譯鏈接后的．ｏｕｔ文件
　　
　�。�ａ?;ＡＳＣＩＩ－ＨＥＸ格式
　　
　�。�ｍａｐＴｅｓｔＬｅｄ．ｍｘｐ?;生成的映射文件名，可不生成該文件
　　
　�。�ｏＴｅｓｔＬｅｄ．ｈｅｘ?;轉換后的ＨＥＸ文件名
　　
　�。�ｍｅｍｗｉｄｔｈ１６?;系統(tǒng)存儲器寬度為１６位
　　
　　－ｒｏｍｗｉｄｔｈ１６?;ＲＯＭ器件寬度為１６位
　　
　�。�ｂｏｏｔ?;將ＣＯＦＦ文件中各段轉換為引導表的格式（替代ＳＥＣＴＩＯＮＳ偽指令）
　　
　�。�ｂｏｏｔｏｒｇ０ｘ８０００；引導表放在ＦＬＡＳＨ的８０００Ｈ開始的單元
　　
　�。�ｅ０ｘ０１００?;裝入引導表后程序運行的起始地址
　　
　　ＨＥＸ轉換配置文件寫好后，使用ＣＣＳ提供的轉換工具ＨＥＸ５００將生成的ＣＯＦＦ目標文件ＴｅｓｔＬｅｄ．ｏｕｔ轉化為標準的ＡＳＣＩＩ—ＨＥＸ格式的文件ＴｅｓｔＬｅｄ．ｈｅｘ。注意在轉換時一定要把ＴｅｓｔＬｅｄＨｅｘ．ｃｍｄ文件的擴展名ｃｍｄ加上。
　　
　�。常�４構造引導表并寫入ＦＬＡＳＨ
　　
　　經過ＨＥＸ轉換生成的ＴｅｓｔＬｅｄ．ｈｅｘ文件內容。
　　
　　文件開始為ＡＳＣＩＩＳＴＸ字符，結束為ＡＳＣＩＩＥＴＸ字符，＄Ａ８０００表示引導表存放的首地址，接下來的數(shù)據(jù)就是從８０００Ｈ單元存放的引導表的內容，轉換后的ＴｅｓｔＬｅｄ．ｈｅｘ文件可直接由編程器燒寫進ＦＬＡＳＨ，也可通過在系統(tǒng)編程的方法由上述的ＤＳＰ燒寫程序寫進ＦＬＡＳＨ。執(zhí)行燒寫程序前需要編寫一個簡單的程序將．ＨＥＸ文件中起始符、首地址、結束符等與引導表無關的信息去掉，并轉換為ＤＳＰ能識別的文件格式（如．Ｄａｔ），采用．ｃｏｐｙ或．ｉｎｃｌｕｄｅ命令將該文件作為數(shù)據(jù)段嵌入燒寫進程序中?同時注意在ＦＬＡＳＨ的０ＦＦＦＦＨ單元寫入引導表起始地址８０００Ｈ。燒寫ＦＬＡＳＨ后數(shù)據(jù)存放格式。
　　
　　引導表燒寫進ＦＬＡＳＨ后，將ＭＰ／Ｍｃ引腳置低，上電復位后引導程序就會自動將ＦＬＡＳＨ中的用戶程序搬進片內ＲＡＭ，搬運完畢后即跳轉到程序入口地址，高速運行用戶程序。
　　
　　
　　
　　
　　此方法適用于程序代碼小于１６Ｋ的情況，將用戶程序全部導入Ｃ５４０２片內ＲＡＭ中即可；當用戶程序較大而超過１６Ｋ時，需要外擴程序存儲器，此時在引導表中需用到擴展的程序計數(shù)器（ＸＰＣ），來尋址擴展的程序存儲空間。
　　
　　
　　
　　

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