DSP器件的現場可編程技術

DSP問世以來,以其強大的功能、合理的價格已經被設計者廣泛應用。但不同于FPGA器件的是,DSP并不是為現場可編程而開發的,因此,在嵌入了DSP器件的產品中,如果需要對產品性能進行升級而需要升級程序時,往往會由于現場可編程能力缺乏,而給用戶造成麻煩。本文以TI公司的54系列DSP為例,通過對DSP開發過程的分析和代碼生成機理的深入研究,找到了一種對DSP器件進行現場編程的方法。

1 54x DSP的開發

??? CCS集成開發環境是TI公司針對其全系列DSP開發的仿真編譯器,可開發目前TI公司幾乎所有類型的DSP芯片。在CCS集成開發環境下,54x DSP的開發一般分為以下幾個步驟：程序編寫、程序編譯、COFF文件生成、仿真運行、HEX文件生成、程序存儲器燒寫和上機運行等,具體流程如圖1所示。

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??? 在源程序正確的情況下,可編譯生成COFF(common()bject File Format)文件,其后綴為.out,可用于進行硬件仿真運行,但不能直接作為程序燒寫。如果要將程序寫入DSP的外部程序存儲器,首先要根據.out文件生成HEX文件。

??? HEX文件的生成需要調用專用的生成程序HEX500,在WIN32環境下執行HEX500*．cmd命令,生成需要的*．hex文件。按照命令文件*．cmd中的選項,可設置存儲器的類型、位數、起始地址,程序的人口地址、引導方式和hex文件的格式等。下面是一段用串口對8位串行EOPROM進行引導的命令文件的例子。

123．out ／*輸入文件名*／
-i ／*INTEL格式*／
-map 123．mxp
-o 123．hex ／*輸出文件名*／
-memwidth 8 ／*8位存儲器*／
-romwidth 8 ／*輸出文件為字節*／
-bcrotorg 0x0000 ／*外部存儲器開始地址*／
-bootorg serial ／*串口裝載*／
-e_main ／*主程序人口*／
SECTI()NS
{.text;boot
} ／*整個程序作為一段引導*／

2 HEX文件

??? CCS的編譯器和鏈接器生成COFF目標文件。COFF目標文件是二進制格式,有利于模塊化編程和更高效的程序片斷和目標系統存儲器管理。但是大多數的編程器不接受COFF文件。可以用HEX轉化程序將其轉換為以下5種標準的ASCII十六進制格式：
??? ◇ASCII-HEX,支持16位地址}
??? ◇擴展的TeKtronix;
??? ◇Intel MCS-86;
??? ◇Motorola-s,支持16位、24位、32位地址;
??? ◇TI Tagged,支持16位地址。

??? 仍然用前面的例子,命令文件生成的HEX文件片斷如圖2所示(用UltraEdit-32打開)。

??? 在命令文件中,也可以根據具體應用情況的不同規定不同的參數,例如,當使用并行存儲器作為程序存儲器時,則引導裝載命令就要改為parallel。具體參數設置見參考文獻[1]。

3 硬件編程接口

??? 為仿真調試的方便,54x DSP器件都具有仿真編程用的JTAG接口,其引腳定義如圖3所示。

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??? 通過JTAG口,可以與DSP建立通信聯系,并通過特定的程序,控制DSP的內部單元,讓DSP執行預定的操作.這是DSP實現現場可編程的硬件基礎,如圖4所示。

4 現場可編程的實現方法

??? 由于DSP的程序一般存儲在外部存儲器之中,因此,現場可編程的實現就

是要將新程序通過DSP寫入存儲器。在以前,由于存儲器的燒寫電壓普遍高于其工作電壓,只能通過編程器燒寫.隨著技術的發展,現在許多E2PROM、Flash存儲器等都可進行電擦寫,擦寫電壓和工作電壓一致,因此完全可以進行工作電壓下的編程。

??? 對DSP進行現場編程,需要用到的器材有計算機和DSP仿真器;需要用到的軟件有CCS集成開發平臺、UltraEdit-32程序和DSP現場編程程序。具體操作步驟如下：
??? ①在CCS集成開發環境下,將程序編譯完成,并在目標板上運行通過。
??? ②打開程序存儲器窗口,根據程序的起始、結束地址,將整個程序代碼存儲為一個數據文件(dat文件)。
??? ③生成hex文件。
??? ④用UltraEdit-32程序打開hex文件,找出程序人口值和程序長度值以及程序開始地址值.
??? ⑤調入燒寫程序,并裝載入系統芯片.
??? ⑥將程序入口值、程序長度值、程序開始地址值填人現場編程程序中并編譯通過。
??? ⑦將存儲的程序代碼調入數據空間的適當位置(存放位置自定)。
??? ⑧運行現場編程程序,通過DSP將代碼寫入外部程序存儲器。
??? 以上步驟僅在編程開始時進行,一旦編程開始,就可以連續對多個器件現場編程。

??? DSP現場編程程序的編制也很簡單。下面的參考程序是根據前面的命令文件參數編寫的,并經仿真驗證通過。設定Mc·BSP2口以SPI方式引導串行E2PROM。
．text
…… ;McBSP2口SPI初始化,主動方式
STM #1000H,ARl;從1000H開始10個字為程序
;代碼前的數據
ST #08AAH,* ARl+ ;引導頭
ST #0018H,* ARl+
ST #O003H,* ARl+
ST #0800H,* ARl+
ST #D010H,* ARl+ ;不重要
ST #000lH,* ARl+
ST #0C428H,* ARl+ ;主程序人口為1C428H
ST #2340H,* ARl+ ;程序代碼總字數2340H
ST #000lH,* ARI+
ST #0C000H,* ARl+;程序開始地址1C000H
STM #(1000H+0AH+2340H),ARl
ST #O,* ARl;最后放結束標志#0000H
STM #O,ADDRESS ;地址寄存器清零
STM #1000H,AR2 ;程序代碼開始地址
STM #(0AH+2340H+1),BRC
RPTB LOOP ;寫循環
LDM ADDRESS,A
SFTL A,-8
AND #OOFFH,A
OR #0200H,A
STLM A,AR3 ;寫指令+地址高位
LDM ADDRESS,A
SFTL A,8
AND #OFF00H,A
LD * AR2,B

SFTL B．-8
AND #0FFH,B
ADD B．A
STLM A,AR4 ;地址低位+數據字節
LDM ADDRESS．A
ADD #1．A
STLM A,ADDRESS ;E2PROM地址+1
CALL WRITE ;寫E2PROM子程序
LDM ADDRESS,A
SFTL A,-8
AND #00FFH,A
OR #0200H,A
STLM A,AR3 ;寫指令+地址高位
LDM ADDRESS,A
SFTL A,8
AND #0FFOOH,A
LD *AR2+．B;程序代碼地址+1
AND #0FFH,B
ADD B．A
STLM A,AR4 ;地址低位+數據字節
LDM ADDRESS,A
ADD #1,A
STLM A,ADDRESS ;EOPROM地址+1
CALL WRITE;寫EOPROM子程序
LOOP：NOP
．end

結 語

??? 本文介紹的DSP現場可編程方法,經實際應用效果良好,其方便靈活的特點增強了現場處理問題的能力。由于其完全由軟件實現,因此這種方法同樣也適用于其他品牌的DSP產品。