基于DSP芯片的Flash程序自舉引導(dǎo)的方法實(shí)現(xiàn)

　　作者：陳若珠，胡金平，李戰(zhàn)明

隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展，DSP 被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中。終開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)若要脫離仿真器運(yùn)行， 必須將程序代碼存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中。Flash 是一種可在線進(jìn)行電擦寫而掉電后信息又不丟失的存儲(chǔ)器， 它具有功耗低、容量大、擦寫速度快等特點(diǎn)。如何將程序燒寫進(jìn)Flash ， 并在上電時(shí)加載到DSP 內(nèi)部的RAM 中， 是Flash 在DSP 系統(tǒng)應(yīng)用中的兩個(gè)基本問(wèn)題。本文基于TI 公司的TMS320VC5509A 和AMD 公司的AM29LV800開(kāi)發(fā)系統(tǒng)， 詳細(xì)闡述了在線燒寫Flash 并實(shí)現(xiàn)自舉啟動(dòng)的方法。

1 硬件電路設(shè)計(jì)

圖1 為TMS320VC5509A 與AM29LV800 的連接示意圖，F(xiàn)lash 擴(kuò)展在CE1 空間， 起始地址為200000。由于TMS320VC5509A 只有14 根地址線A0~A13， 又因?yàn)镕lash作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間使用時(shí)的地址編碼采用字尋址方式，則DSP 的A0 信號(hào)無(wú)效， 所以AM29LV800 芯片的低13位地址線A0 ~A12 連接TMS320VC5509A 的地址線A1 ~A13， 高6 位地址線A13 ~A18 由緩沖串口來(lái)擴(kuò)展。

圖1 TMS320VC5509A 與AM29LV800 的連接示意圖

AM29LV800 是低功耗Flash ， 工作在2.7 V~3.6 V 電壓下， 一般存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可以保存100 年以上， 可以重復(fù)編程次數(shù)高達(dá)10 萬(wàn)次。A18~A0 為外部地址管腳，DQ0~DQ15為16 條數(shù)據(jù)線，為片選控制管腳，為輸出控制管腳，為寫入控制管腳。

2 自啟動(dòng)過(guò)程分析及啟動(dòng)表結(jié)構(gòu)

DSP 系統(tǒng)的bootloader 是指在系統(tǒng)上電時(shí)將一段存儲(chǔ)在外部非易失性存儲(chǔ)器中的程序搬移到DSP 片內(nèi)或片外擴(kuò)展的高速RAM 中并執(zhí)行的代碼。Bootloader 程序性地存儲(chǔ)在DSP 以FF8000H 開(kāi)始的ROM 中，DSP系統(tǒng)在復(fù)位后PC=FF8000H ， 即從Bootloader 程序首地址開(kāi)始執(zhí)行。

TMS320VC5509 DSP 的Bootloader 有多種加載方式［3］，如表1 所示， 設(shè)置DSP 的GPIO0-GPIO3 ，DSP 在復(fù)位時(shí)讀取這4 個(gè)引腳上的狀態(tài)以確定所使用的啟動(dòng)模式。本文使用16-bit EMIF 加載方式， 雖然連線復(fù)雜， 需要考慮并行非易失存儲(chǔ)器Flash 與EMIF 接口的匹配關(guān)系， 但是它的優(yōu)點(diǎn)很多： 不需要外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)， 非易失存儲(chǔ)器種類多樣， 容量較大， 除了存儲(chǔ)表之外， 還可存儲(chǔ)系統(tǒng)需要保存的關(guān)鍵數(shù)據(jù)， 以便在掉電時(shí)保存信息。

表1 TMS320VC5509A 的加載方式

在這些加載模式下， 程序之前先要生成一張載入表， 即引導(dǎo)表。引導(dǎo)表的結(jié)構(gòu)如圖2 所示， 引導(dǎo)表攜帶的信息有代碼段和數(shù)據(jù)段信息， 向DSP 程序的入口點(diǎn)地址、寄存器配置信息和可編程延時(shí)信息。

圖2 引導(dǎo)表結(jié)構(gòu)

讀引導(dǎo)表可知以下信息： 程序入口地址是引導(dǎo)表加載結(jié)束后用戶程序開(kāi)始執(zhí)行的地址， 也就是用戶程序生成的map 文件中顯示的入口地址； 需配置寄存器數(shù)表明后面有多少個(gè)需要配置的寄存器； 當(dāng)延時(shí)標(biāo)志為0xFFFF 時(shí)， 執(zhí)行延時(shí)， 延時(shí)長(zhǎng)度決定了在寄存器配置后延時(shí)多少個(gè)CPU 周期才進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作； 段字節(jié)數(shù)、段起始地址和數(shù)據(jù)表示用戶程序中定義的各個(gè)段的內(nèi)容；引導(dǎo)表以32 個(gè)0 為結(jié)束標(biāo)志。

生成引導(dǎo)表的方法： 通過(guò)在DOS 環(huán)境下使用hex55.exe 轉(zhuǎn)換工具。在轉(zhuǎn)換操作之前， 先把用戶程序生成的。out 文件、包含轉(zhuǎn)換選項(xiàng)的CMD 文件hex5509.cmd 和轉(zhuǎn)換工具h(yuǎn)ex55.exe 放在同一個(gè)文件夾里， 在DOS 方式下先將路徑修改為文件所在的位置， 然后在此路徑下運(yùn)行命令hex55 hex5509.cmd ， 即可生成想要的。hex 文件。

在轉(zhuǎn)換時(shí)， 提供引導(dǎo)表的相關(guān)配置信息的CMD 文件這里被命名為hex5509.cmd ， 文中用到的hex5509.cmd的內(nèi)容為：

3 Flash 燒寫

Flash 的讀操作與傳統(tǒng)EPROM 讀操作相同。由于芯片使用軟件保護(hù)模式進(jìn)行操作， 用戶編程時(shí)， 只要向指定的地址寫入指定的序列， 就可以啟動(dòng)Flash 芯片內(nèi)部的寫狀態(tài)機(jī)， 完成指定的操作。表2 為Flash 的操作命令說(shuō)明（ 對(duì)芯片的擦除和編程都是按照字進(jìn)行的）， 表中所有的數(shù)據(jù)都是十六進(jìn)制數(shù)。

Flash 的正確操作順序： 先復(fù)位， 再擦除， 編程。

按照表2 提供的操作命令時(shí)序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)AM29LV800 的擦除和編程，PA 為編程地址，PD 為編程數(shù)據(jù)。Flash 擴(kuò)展在CE1 空間， 起始地址是200000， 所以操作時(shí)所有地址必須加上200000。例如燒寫工程中擦除部分命令為：

表2 AM29LV800B 的操作命令說(shuō)明

芯片擦除需要占用6 個(gè)總線周期， 而芯片編程需要4 個(gè)總線周期， 依照表3 的數(shù)據(jù)， 在每個(gè)總線周期對(duì)相應(yīng)地址寫入命令字就可以了。用戶一般都是對(duì)芯片進(jìn)行寫操作， 寫操作只能使‘1’ 變‘0’ ， 而擦除只能使‘0’ 變?yōu)椤?’ 。圖3 為擦除和編程命令波形圖， 清楚地顯示了擦除和編程操作過(guò)程。

圖3 擦除和編程命令波形圖

判斷編程或擦除的結(jié)束是當(dāng)把編程或擦除的命令字按照其時(shí)序?qū)懭隖lash 時(shí)， 在寫編程命令時(shí)序或擦除命令時(shí)序的一個(gè)WE 上升沿到來(lái)之后，AM29LV800會(huì)自動(dòng)運(yùn)行一個(gè)嵌入在Flash 內(nèi)部的算法來(lái)判斷編程或擦除操作是否結(jié)束。采用觸發(fā)位校驗(yàn)的方法， 檢測(cè)數(shù)據(jù)切換位DQ6（Toggle Bit） 的狀態(tài)， 連續(xù)讀數(shù)據(jù)會(huì)使DQ6 的值在‘0’ 和‘1’ 之間來(lái)回切換， 當(dāng)編程或擦除結(jié)束時(shí)，DQ6 就停止值的切換。因此， 可以通過(guò)連續(xù)兩次讀DQ6 的值來(lái)判斷編程或擦除是否結(jié)束， 當(dāng)兩次讀得的值相同時(shí)， 說(shuō)明編程或擦除結(jié)束， 否則沒(méi)有。觸發(fā)位檢測(cè)算法流程圖如圖4 所示。

圖4 觸發(fā)位檢測(cè)算法流程圖

4 程序的燒寫實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)在CCS 仿真環(huán)境下對(duì)Flash 進(jìn)行在線編程。

先建立一個(gè)Flash 的燒寫工程， 并在工程中將要燒寫進(jìn)Flash 的引導(dǎo)表文件通過(guò)CCS 的LOAD DATA 功能直接加載進(jìn)DSP 的內(nèi)存， 根據(jù)加載的首地址和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度， 在仿真環(huán)境下燒寫進(jìn)Flash 中。值得注意的是， 程序加載的內(nèi)存空間不能與Flash 的燒寫程序重疊， 否則燒寫失敗。

燒寫完成以后， 關(guān)掉電源， 拔掉仿真器電纜， 讓仿真器和計(jì)算機(jī)脫開(kāi)： 重新打開(kāi)電源， 實(shí)驗(yàn)板上指示燈閃爍， 表明燒寫進(jìn)Flash 程序正在運(yùn)行， 自啟動(dòng)成功。

需要補(bǔ)充的是， 經(jīng)過(guò)hex55.exe 文件轉(zhuǎn)化后的hex 文件的引導(dǎo)表文件不能直接導(dǎo)入CCS 中，CCS 只支持將特別規(guī)定的DAT 格式文件通過(guò)LOAD DATA 導(dǎo)入內(nèi)存， 所以在導(dǎo)入之前必須先將引導(dǎo)表轉(zhuǎn)化成DAT 格式文件， 這個(gè)工作可以由VC 編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的C 語(yǔ)言轉(zhuǎn)化程序?qū)崿F(xiàn)。

本文闡述了一種針對(duì)TMS320VC5509A DSP 簡(jiǎn)單有效的Flash 燒寫方法， 并提出了程序自舉引導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)方法?？梢杂行У亟鉀Q程序代碼存儲(chǔ)問(wèn)題和DSP 脫機(jī)自舉問(wèn)題， 不僅提高了調(diào)試效率， 也增加了系統(tǒng)的靈活性。本文討論的引導(dǎo)方法包括硬件設(shè)計(jì)及相關(guān)程序， 已經(jīng)在筆者的實(shí)際開(kāi)發(fā)語(yǔ)音項(xiàng)目中使用并成功運(yùn)行。

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