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简要介绍TMS320C64x系列数字信号处理器flash加载的基本原理
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2017-10-20
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简要介绍TMS320C64x系列数字信号处理器（DSP）flash加载的基本原理，详细论述TMS320C64x DSP与16-bit Flash接口的设计方法及用该方案加载的可行性及优点，给出.out文件到可供软件片上烧写的数据文件的编写方法。
l 引言
在仿真环境下调试DSP板程序之后，还有一项重要的工作要做：怎样实现程序代码的脱机加载。TMS320C6000系列DSP提供了3种引导方式：不加载、HPI加载以及Flash （ROM）加载。实际应用中，多采用外接Flash来加载程序代码。此种方法简单、灵活、成本低，因而受到广大工程技术人员的青睐。由于开发的DSP系统应用板最终要脱离仿真器独立运行，而TMS320C64x系列DSP本身不带这样的存储体，掉电后程序及数据就会丢失。这就需要1个能在断电后保存程序及初始化数据的存储体。Flash（ROM）即可满足这一需要。加载其实就是DSP系统板加电初始时刻，把Flash中的程序代码读人DSP的过程。
工程中的许多数据（如滤波器系数、FPGA配置文件、常数表格）常常使用16-bit的存储形式。如果把Flash设计为16-bit而不是8-bit形式，将成倍减少存取这些数据的时间，提高系统的实时性。然而，TMS320C64x只支持8-bit Flash加载。如果既能满足前者又不影响bootloader，将会更加方便工程应用。根据这种想法，笔者做了有益的尝试。
2 接口设计
本系统选用的Flash是AMD公司的AM291LV320D，存储容量为4Mx8 bit或2M×16 bit，满足CFI协议，易于编程，接口如图l所示。DSP与Flash是主从关系，由DSP通过EMIFB接口控制Flash的擦除和读写。其中，A0-A20为地址线，D15-DO为数据线，CE为片选信号，WE是写选通信号，OE为输出使能信号，BYTE为8位或16位数据模式选择（图中接VCC，为16位模式）。READY接高电平，擦除和编程Flash时用软件来检测是否成功写入。Flash用于存放引导程序段、用户代码及一些数据表，由DSP软件编程来写入。EMIFB只有20根地址线，最大可寻址l M空间，所以可以用现场可编程门阵列（FP-GA）或复杂可编程逻辑器件（CPLD）控制Flash高位地址作页选信号。
3 二级搬移程序的编写方法
TMS320C64x开机只自动加载l KB程序代码到内部RAM，所以通常要编写二次搬移程序加载剩余程序代码。二级搬移程序的大小不能超过1 K字节，且必须用汇编语言编写。这一部分通常把中断向量表改一下就可以实现，主要包括如下步骤：
（1）系统中所用的中断向量表不要更改，只把复位中断跳到搬移程序处（通常紧接中断向量表后），而不直接跳到C程序的入口点c_int00处；
（2）在搬移程序中配置DSP的EMIFB全局控制寄存器（GBLCTL）和空间控制寄存器（CElCTL）。按TMS320C64x文档说明和所用Flash数据手册配置读写时序，由于选用16-bit宽的Flash，所以MY-TYPE要定义为16-bit异步接口，建好系统软件和硬件沟通的平台。
（3）参照map文件编写搬移程序；
（4）跳到C程序入口点c_int00处，完成搬移程序的编写。
4 程序代码文件的提取及重组
由于Flash的设置与TMS320C64x默认的8-bitFlash加载不相同，所以必须根据COFF文件的格式重新从.out文件中提取数据信息。程序流程如图2所示。要提取的数据代码是初始化段和可执行代码段，这些信息可从COFF文件的段头（section head-er）获得。非初始化段是在程序运行时才分配空间的，所以不提取其数据。当可执行代码段是搬移段（通常是第一个）时，要把代码重新组合后再存储，目的是便于Flash烧写程序的编写。
由于.out文件的代码是32-bit存储形式，所以读一次文件要读取4字节代码，代码重组是要把4字节变成4个16-bit的形式依次存储起来。例如，某次读得的代码是0x11223344，代码重组后16-bit形式是（递增顺序）：0x0044，0x0033，0x0022，Ox001l。再把这些代码以16-bit形式依次写入新的xx.bin文件0~400h（16-bit宽）处，不足的写入0；对于其他代码依据.out文件中的地址变化依次写入xx.bin文件的400h之后。
l 引言
在仿真环境下调试DSP板程序之后，还有一项重要的工作要做：怎样实现程序代码的脱机加载。TMS320C6000系列DSP提供了3种引导方式：不加载、HPI加载以及Flash （ROM）加载。实际应用中，多采用外接Flash来加载程序代码。此种方法简单、灵活、成本低，因而受到广大工程技术人员的青睐。由于开发的DSP系统应用板最终要脱离仿真器独立运行，而TMS320C64x系列DSP本身不带这样的存储体，掉电后程序及数据就会丢失。这就需要1个能在断电后保存程序及初始化数据的存储体。Flash（ROM）即可满足这一需要。加载其实就是DSP系统板加电初始时刻，把Flash中的程序代码读人DSP的过程。
工程中的许多数据（如滤波器系数、FPGA配置文件、常数表格）常常使用16-bit的存储形式。如果把Flash设计为16-bit而不是8-bit形式，将成倍减少存取这些数据的时间，提高系统的实时性。然而，TMS320C64x只支持8-bit Flash加载。如果既能满足前者又不影响bootloader，将会更加方便工程应用。根据这种想法，笔者做了有益的尝试。
2 接口设计
本系统选用的Flash是AMD公司的AM291LV320D，存储容量为4Mx8 bit或2M×16 bit，满足CFI协议，易于编程，接口如图l所示。DSP与Flash是主从关系，由DSP通过EMIFB接口控制Flash的擦除和读写。其中，A0-A20为地址线，D15-DO为数据线，CE为片选信号，WE是写选通信号，OE为输出使能信号，BYTE为8位或16位数据模式选择（图中接VCC，为16位模式）。READY接高电平，擦除和编程Flash时用软件来检测是否成功写入。Flash用于存放引导程序段、用户代码及一些数据表，由DSP软件编程来写入。EMIFB只有20根地址线，最大可寻址l M空间，所以可以用现场可编程门阵列（FP-GA）或复杂可编程逻辑器件（CPLD）控制Flash高位地址作页选信号。
3 二级搬移程序的编写方法
TMS320C64x开机只自动加载l KB程序代码到内部RAM，所以通常要编写二次搬移程序加载剩余程序代码。二级搬移程序的大小不能超过1 K字节，且必须用汇编语言编写。这一部分通常把中断向量表改一下就可以实现，主要包括如下步骤：
（1）系统中所用的中断向量表不要更改，只把复位中断跳到搬移程序处（通常紧接中断向量表后），而不直接跳到C程序的入口点c_int00处；
（2）在搬移程序中配置DSP的EMIFB全局控制寄存器（GBLCTL）和空间控制寄存器（CElCTL）。按TMS320C64x文档说明和所用Flash数据手册配置读写时序，由于选用16-bit宽的Flash，所以MY-TYPE要定义为16-bit异步接口，建好系统软件和硬件沟通的平台。
（3）参照map文件编写搬移程序；
（4）跳到C程序入口点c_int00处，完成搬移程序的编写。
4 程序代码文件的提取及重组
由于Flash的设置与TMS320C64x默认的8-bitFlash加载不相同，所以必须根据COFF文件的格式重新从.out文件中提取数据信息。程序流程如图2所示。要提取的数据代码是初始化段和可执行代码段，这些信息可从COFF文件的段头（section head-er）获得。非初始化段是在程序运行时才分配空间的，所以不提取其数据。当可执行代码段是搬移段（通常是第一个）时，要把代码重新组合后再存储，目的是便于Flash烧写程序的编写。
由于.out文件的代码是32-bit存储形式，所以读一次文件要读取4字节代码，代码重组是要把4字节变成4个16-bit的形式依次存储起来。例如，某次读得的代码是0x11223344，代码重组后16-bit形式是（递增顺序）：0x0044，0x0033，0x0022，Ox001l。再把这些代码以16-bit形式依次写入新的xx.bin文件0~400h（16-bit宽）处，不足的写入0；对于其他代码依据.out文件中的地址变化依次写入xx.bin文件的400h之后。
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