基于EDMA的TMS320C6713片外Flash自舉引導(dǎo)

在基于DSP的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了保證掉電時程序不丟失，總是將程序保存在非易失性存儲器中，以便系統(tǒng)在上電復(fù)位時可將其引導(dǎo)到DSP內(nèi)部的RAM中執(zhí)行。以TI公司的TMS320C6713浮點(diǎn)DSP和AMD公司的AM29LV040Flash存儲器為例，通過JTAG加載來設(shè)計(jì)一個完整的自舉引導(dǎo)方案。著重描述了引導(dǎo)引腳以及相關(guān)寄存器的設(shè)置，分析了采用EDMA傳輸方式將代碼從Flash復(fù)制到DSP的過程，并對引導(dǎo)程序給出基于匯編語言的代碼實(shí)現(xiàn)。工程實(shí)踐證明，該設(shè)計(jì)方案是可行、有效的。
關(guān)鍵詞：TMS320C6713；自舉引導(dǎo)；Flash

??? 引言

??? 在許多基于DSP的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，程序代碼總是保存在ROM、Flash或其他非易失存儲器中，以保證掉電時代碼仍存在，因此必須要解決引導(dǎo)裝載的問題。自舉引導(dǎo)(Bootload)是指系統(tǒng)上電時，DSP將一段存儲在外部非易失性存儲器的代碼搬移到內(nèi)部的高速存儲器單元中執(zhí)行(如片內(nèi)RAM)。本文以TI 公司的TMS320C6713(以下簡稱為C6713)浮點(diǎn)DSP和AMD公司的AM29LV040Flash存儲器為例，通過JTAG口加載來設(shè)計(jì)一個完整的引導(dǎo)裝載方案。

???? TMS320C6713的引導(dǎo)配置

??? 外部信號BOOTMODE[4：3]決定了C6713的引導(dǎo)配置，在RESET信號的上升沿BOOTMODE[4：3]信號被獲取。C6713DSP只有2種引導(dǎo)方式：

???? (1)ROM/Flash引導(dǎo)。外部存儲器的一部分通過EDMA控制器拷貝到DSP內(nèi)部地址0處。盡管引導(dǎo)程序在器件從外部復(fù)位釋放后才開始執(zhí)行，但在 CPU被保持在內(nèi)部復(fù)位時，這個拷貝就進(jìn)行了。Flash寬度也通過BOOTMODE[4：3]選擇。在Flash寬度小于32bit的情況下，DSP通過EMIF讀取時，可以自動將相鄰的8bit字節(jié)或16bit半字打包形成32bit的指令字，并且這些數(shù)值在外部存儲器中可以通過設(shè)定HD8來確定 endian存儲模式。

???? (2)主機(jī)引導(dǎo)。核心CPU停留在復(fù)位狀態(tài)，器件其余部分保持正常狀態(tài)。外部主機(jī)通過HPI或擴(kuò)展總線初始化CPU的存儲空間。在必要的初始化完成之后，主機(jī)在HPI控制寄存器的DSPINT位寫1，這個寫操作引起DSPINT信號的跳變，從而導(dǎo)致引導(dǎo)配置邏輯使CPU脫離復(fù)位狀態(tài)，然后CPU從地址0處開始運(yùn)行。

???? Flash引導(dǎo)模式的實(shí)現(xiàn)

??? 硬件設(shè)計(jì)
???? C6713引導(dǎo)引腳說明如表1所列。

????

??? 設(shè)計(jì)時將DSP主機(jī)口引腳HD[4：3]中的HD4通過下拉電阻接地，HD3通過上拉電阻接3.3V電源，即HD[4：3]=01B。C6713的 EMIF含有4個CE空間寄存器，由于Flash加載程序是從CE1空間搬入的，因此DSP的CE1與Flash(AM29LV040)的片選相連，這種連接將Flash的內(nèi)部地址映射到DSP的0x90000000處，從而完成了基本的硬件設(shè)計(jì)。DSP與Flash接口的硬件連接如圖1所示。

???
??? 圖1? DSP與Flash的引腳連接

??? 引導(dǎo)程序的設(shè)計(jì)

???? Flash存儲器的擦除
??? 在對AM29LV040Flash進(jìn)行讀寫操作之前，應(yīng)對其進(jìn)行擦除，擦除操作需要6個總線周期：

???? (1)向555H地址的存儲單元寫入數(shù)據(jù)AAH;
???? (2)向2AAH地址的存儲單元寫入數(shù)據(jù)55H;
???? (3)向555H地址的存儲單元寫入數(shù)據(jù)80H;
???? (4)向555H地址的存儲單元寫入數(shù)據(jù)AAH;
???? (5)向2AAH地址的存儲單元寫入數(shù)據(jù)55H;
???? (6)向555H地址的存儲單元寫入數(shù)據(jù)10H;

??? 完成上述操作后，F(xiàn)lash存儲器完全擦除。

??? 在CCS環(huán)境下，用C語言編寫上述操作如下：

???? voidFlash_Erase()
?? {
???? *(char*)FLASH_ADR1=0xAA;
???? *(char*)FLASH_ADR2=0x55;
???? *(char*)FLASH_ADR1=0x80;
???? *(char*)FLASH_ADR1=0xAA;
???? *(char*)FLASH_ADR2=0x55;
???? *(char*)FLASH_ADR1=0x10;
?? }

??? 根據(jù)前面的設(shè)計(jì)，F(xiàn)lash的內(nèi)部地址已經(jīng)映射到C6713的CE1空間，其開始地址為0x90000000。因此FLASH_ADR1，F(xiàn)LASH_ADR2的定義如下：

???? #define?? FLASH_ADR1?? 0x90000555
???? #define?? FLASH_ADR2?? 0x900002AA

???? 匯編源代碼文件
??? 對于C6713而言，DSP上電復(fù)位后，EDMA自動從CE1空間拷貝1KB數(shù)據(jù)(引導(dǎo)代碼應(yīng)定位與此)到地址0處，然后從0地址處開始執(zhí)行引導(dǎo)代碼指令。本引導(dǎo)代碼的主要功能是將用戶程序段從Flash復(fù)制到DSP內(nèi)部RAM中，然后再跳轉(zhuǎn)到程序的入口處開始執(zhí)行主程序。在引導(dǎo)程序內(nèi)復(fù)制程序段要使用 EDMA，以快速、靈活地實(shí)現(xiàn)DSP存儲空間內(nèi)數(shù)據(jù)的搬移。數(shù)據(jù)搬移的源/目的可以是片內(nèi)存儲器、片內(nèi)外設(shè)或外部器件。而此時需要對EDMA的源、目的地址、搬移長度以及基本的傳輸方式進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置，如表2所示，然后運(yùn)用匯編語言編程加入到引導(dǎo)程序即可。

????

??? 核心引導(dǎo)程序如下：

??? .sect“.BootCode”????????????? ;將引導(dǎo)代碼分配到BootCode段中
??? .global? myBootCode
??? .ref_c_int00??????????????????? ;C程序的入口地址
???? MVKL?? .S1EDMA0_OPT??? ,A5
???? MVKL?? . S10x50010001? ,B4???? ;低16bit寫入寄存器
???? MVKH?? .S1EDMA0_OPT??? ,A5
???? MVKH?? .S10x50010001?? ,B4???? ;高16bit寫入寄存器
???? STW???????? .D1B4,*A5????????? ;裝載EDMA的OPT參數(shù)
???? MVKL?? .S1EDMA0_SRA??? ,A5
???? MVKL?? .S10x90001000?? ,B4???? ;低16bit寫入寄存器
???? MVKH?? .S1EDMA0_SRA??? ,A5
???? MVKH?? .S10x90001000?? ,B4???? ;高16bit寫入寄存器
???? STW.D1B4，*A5????????????????? ;裝載EDMA的SRC參數(shù)
??? ....
??? ....
??? 接下來啟動EDMA復(fù)制主程序段：CPU可以通過寫事件置位寄存器(ESR)啟動一個EDMA通道。???? ESR中某一位寫1時，將強(qiáng)行觸發(fā)對應(yīng)的事件。程序如下：

???? MVKL?? .S10x00000001,?? B4
???? MVKL?? .S1EDMA_ESR,???? A5??? ;低16bit寫入寄存器
???? MVKH?? .S1EDMA_ESR,???? A5
???? MVKH?? .S10x00000001,?? B4??? ;高16bit寫入寄存器
???? STW?? .D1? B4, *A5??????????? ;將ESR第一位置1
???? NOP5
??????? 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)行主程序：
???? MVKL?? .S2_c_int00,?? B0
???? MVKH?? .S2_c_int00,?? B0
???? B.S2B0
???? NOP5

???? 鏈接命令文件
??? 鏈接命令文件是DSP開發(fā)過程中生成可執(zhí)行文件(.out)必不可少的一個環(huán)節(jié)。它對段的功能有2?個，一是將由匯編器產(chǎn)生的COFF格式的OBJ文件作為輸入塊，當(dāng)有多個文件進(jìn)行鏈接時，將相應(yīng)的段結(jié)合在一起生成可執(zhí)行輸出模塊;二是重新定位，將輸出的段分配到存儲器中的指定地址。

??? 編寫命令文件時，有時希望將代碼裝入存儲器的一個地方，而在另一個地方運(yùn)行。例如：一些關(guān)鍵的執(zhí)行代碼必須裝在系統(tǒng)的ROM中，但希望在較快的RAM中運(yùn)行。鏈接器提供了一個處理該問題的簡單方法。利用SECTIONS偽指令選項(xiàng)可讓鏈接器定位2次。第一次使用裝載關(guān)鍵字load設(shè)置裝入地址，再使用運(yùn)行關(guān)鍵字run設(shè)置它的運(yùn)行地址。裝載地址確定段的原始數(shù)據(jù)或代碼裝入的地方，而任何對段的引用則參考它的運(yùn)行地址。在應(yīng)用中必須將該段從裝載地址復(fù)制到運(yùn)行地址，本引導(dǎo)程序便使用EDMA方式完成這一復(fù)制過程。鏈接命令文件(boot.cmd)如下：

???? MEMORY
???? {
???? VEC:ORG=0x00000000,LEN=0x00001000
???? PMEM:ORG=0x00001000,LEN=0x00004000
???? CEVEC:ORG=0x90000000,LEN=0x00001000
???? CEPMEM:ORG=0x90001000,LEN=0x00004000
???? }

??? 以上設(shè)置是將整個存儲器分成具有不同名稱的存儲區(qū)域。VEC，PMEM代表內(nèi)部RAM的兩塊存儲空間，而CEVEC，CEPMEM代表Flash內(nèi)的兩塊存儲空間。對目標(biāo)文件中各段的加載地址和運(yùn)行地址在SECTIONS段實(shí)現(xiàn)。

???? SECTIONS
???? {
??? .BootCode:load=CEVEC;用戶的引導(dǎo)代碼段定位在Flash的最開始。
??? .text:load=CEPMEM，run=PMEM;用戶程序段裝載于
???? Flash空間,而運(yùn)行在C6713內(nèi)部RAM中。
???? }

??? 通過JTAG口的Flash在線燒寫

??? 用匯編語言編寫一個搬移程序，內(nèi)容僅是Flash的擦除過程，以及對EDMA的多次操作構(gòu)成的由片內(nèi)RAM到片外Flash的寫入過程。把該搬移程序直接嵌入主程序中，這樣程序代碼長度很短，不會占用過多的主程序空間。在主機(jī)引導(dǎo)方式下，通過JTAG口load后，手工更改PC值使其指向這段代碼，控制其運(yùn)行結(jié)束，完成自舉程序的在線燒寫。而在此之后，這段短小的搬移程序不會被主程序中任何一段代碼所調(diào)用。

??? 結(jié)束語

??? 工程實(shí)際應(yīng)用表明該方法是切實(shí)可行的，與以往Flash引導(dǎo)程序編寫方法相比避免了目標(biāo)代碼的格式轉(zhuǎn)換，利用EDMA直接搬移，無需編程器，F(xiàn)lash也不需頻繁拆卸，利于工程上的快速開發(fā)。