一種新的基于TMS320C6000 DSP的Flash引導(dǎo)自啟動方法

劉遠峰，陳志華

（暨南大學(xué) 信息技術(shù)研究所，廣東 廣州 510075）

0 引言

C6000系列沒有自帶的Flash，一般程序要燒寫到外擴的Flash中，再由Flash引導(dǎo)自啟動。由于Flash的讀取速度比較慢，一般在上電復(fù)位之后，通過Boot?loader程序把Flash中的應(yīng)用程序代碼引導(dǎo)到DSP的內(nèi)部RAM中去執(zhí)行，實現(xiàn)系統(tǒng)高速運行。在C6000系列的DSP上電復(fù)位之后，DSP會直接由EDMA模塊采用默認的ROM讀/寫時序從CE1空間起始地址上拷貝1 kbyte的代碼到DSP的內(nèi)部RAM起始地址0x00，然后DSP的CPU才開始運行，CPU從地址0x00開始執(zhí)行程序，這是DSP的Flash引導(dǎo)自啟動的基礎(chǔ)，也是Bootloader程序能夠被復(fù)制進入DSP內(nèi)部RAM起始地址運行的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的Flash引導(dǎo)自啟動往往用兩個項目文件，一個用來調(diào)試應(yīng)用程序，一個用來把應(yīng)用程序燒寫到Flash中去，這樣比較繁瑣。本文只用一個項目文件完成應(yīng)用程序的調(diào)試和燒寫，方便可靠。

1 DSP6713B的Flash自啟動原理

1.1 DSP6713B自啟動的基本原理

在上電復(fù)位之后，DSP6713B會自動去搬移Flash起始地址開始的1 kbyte內(nèi)容，這1 kbyte內(nèi)容搬移到DSP6713B的內(nèi)部RAM起始地址開始的1kbyte內(nèi)存中，當(dāng)DSP開始執(zhí)行程序時，首先從內(nèi)部RAM的起始地址開始執(zhí)行程序，這樣就等于開始執(zhí)行Flash起始地址開始的1 kbyte的內(nèi)容，這就是存放DSP的啟動程序Bootloader。Bootloader是一個復(fù)制程序，主要功能是把Flash中存放的應(yīng)用程序代碼復(fù)制到DSP的RAM中去執(zhí)行。首先，Bootloader程序編寫時是存放在DSP的起始地址開始的1 kbyte RAM中，然后再和應(yīng)用程序代碼一起燒寫到Flash中去，Bootloader程序代碼是被指定燒寫到Flash起始地址開始的1 kbyte空間中，應(yīng)用程序代碼則被燒寫到Flash起始地址開始的1 kbyte空間之外，通常是緊跟在這1 kbyte地址空間之后，這樣就把Bootloader程序燒寫到Flash起始地址開始的1 kbyte空間中去，同時，應(yīng)用程序代碼也被燒寫到Flash中。

由于DSP上電復(fù)位之后，自動加載Flash起始地址開始的1 kbyte內(nèi)容，而這1 kbyte內(nèi)容存放的就是Bootload?er程序，這樣就把Bootloader程序加載到DSP起始地址開始的1 kbyte空間中去，DSP開始執(zhí)行Bootloader程序，而Bootloader的功能就是把Flash中存放的應(yīng)用程序代碼復(fù)制到DSP的RAM中，當(dāng)Bootloader程序在DSP的RAM中執(zhí)行完成后，所有的應(yīng)用程序也就從Flash中復(fù)制到DSP的RAM中，然后DSP跳到c_int00()復(fù)位中斷去執(zhí)行，開始執(zhí)行應(yīng)用程序，這樣就實現(xiàn)了DSP的Flash引導(dǎo)自啟動。

1.2 DSP6713B的Flash自啟動程序設(shè)計的改進方案

傳統(tǒng)DSP6713B的Flash自啟動往往需要把應(yīng)用程序加載和程序燒寫到Flash中去，分別用兩個項目文件去完成，這樣很不方便。為了避免覆蓋已經(jīng)下載到DSP的RAM中的應(yīng)用程序和Bootloader程序，燒寫Flash程序的項目文件的cmd文件配置還要進行重新設(shè)置。設(shè)計方案進行了改進，開始地址0x00的1 kbyte空間用來存放Bootloader程序，考慮到應(yīng)用程序和燒寫程序都是存放在DSP的程序代碼.text中，如果編寫在同一個項目文件中，在項目文件下載時，DSP會自動分給應(yīng)用程序和Flash燒寫程序在.text地址空間分配地址，兩者并不會相互影響和相互覆蓋。

首先，調(diào)試應(yīng)用程序，完成之后，在應(yīng)用程序項目文件中再加入燒寫程序，燒寫程序放在DSP初始化，并在DSP編譯，運行之后，就直接執(zhí)行了燒寫程序，燒寫程序只運行一次，這樣就把Bootloader程序和應(yīng)用程序同時燒寫入Flash中。由于Flash有燒寫次數(shù)壽命限制，因此，該設(shè)計只讓Flash燒寫一次，通過在燒寫程序中加入一個標(biāo)志位就可以控制Flash燒寫一次。當(dāng)DSP第一次運行燒寫程序時，改變標(biāo)志位，通過判別標(biāo)志位，可以控制燒寫程序在運行第一次之后就不再運行了。其次，在上電復(fù)位之后，Bootloader程序把燒寫程序和應(yīng)用程序都拷貝進入DSP的RAM中運行，由于燒寫程序標(biāo)志位改變，所以被直接跳過，執(zhí)行應(yīng)用程序，避免了多次燒寫程序，這樣就完成應(yīng)用程序的Flash自啟動。本設(shè)計可以避免燒寫程序另外建立一個項目文件的麻煩，只要在調(diào)試好應(yīng)用程序之后，直接在本項目文件加入燒寫程序，編譯運行，就把程序下載到Flash中。

2 EMIF引導(dǎo)啟動DSP

對于TMS320C671X系列的DSP，在芯片復(fù)位之后，CPU處于“停轉(zhuǎn)”狀態(tài)，EDMA模塊采用默認的ROM讀/寫時序從CE空間起始地址拷貝1 kbyte的地址代碼到地址0x00，可以根據(jù)自己需要片選CE空間的起始地址，當(dāng)EDMA模塊拷貝代碼完畢，CPU就會轉(zhuǎn)入“運行”狀態(tài)，從地址0x00開始執(zhí)行程序。

DSP的EMIF引導(dǎo)啟動是DSP的Flash自啟動的基礎(chǔ)，EMIF引導(dǎo)啟動實現(xiàn)了將Flash中的1 kbyte地址空間復(fù)制進入DSP的RAM中，這樣就實現(xiàn)了將Bootloader程序復(fù)制進入了DSP的RAM中去執(zhí)行，再通過Bootloader程序復(fù)制應(yīng)用程序，從而實現(xiàn)了應(yīng)用程序在掉電、上電的重新載入DSP的RAM中去執(zhí)行，完成了DSP的Flash自啟動。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 DSPC6713與Flash的硬件連接

如圖1所示，DSP外擴的是一個16位寬的Flash，DSP的地址輸出引腳EA[21～2]與Flash的地址引腳A[20～1]對應(yīng)，由于C671x系列DSP的最低有效位地址總是從外部地址管腳EA2輸出，因此，在對SST36VF1601進行讀/寫時，DSP的地址位必須左移1位，這樣才能與SST36VF1601的地址位對應(yīng)，正確操作該款Flash的地址命令，從而正確地讀/寫Flash。

3.2 DSP的cmd文件配置

cmd文件負責(zé)DSP的內(nèi)存分配，配置好DSP的內(nèi)存才能使應(yīng)用程序和Bootloader程序合理的分配到DSP的內(nèi)存空間中去。首先，將Bootloader程序代碼分配到DSP的0x00起始地址空間的1 kbyte的RAM空間中，在Flash燒寫程序代碼時，直接將Bootloader程序燒寫進入Flash起始地址開始的1 kbyte地址空間中，這樣在上電復(fù)位之后就能夠由EMIF引導(dǎo)啟動，將Bootloader程序重新復(fù)制到DSP起始地址開始的1 kbyte空間中執(zhí)行。其次，將應(yīng)用程序代碼也分配到L2內(nèi)部RAM地址空間中，應(yīng)用程序代碼存放地址緊跟著Bootloader程序代碼存放的地址之后，便于在Flash燒寫程序代碼時，連續(xù)燒寫B(tài)ootloader程序代碼和應(yīng)用程序代碼，同時，這樣可以使得Bootload?er程序代碼和應(yīng)用程序代碼占用最少的L2空間，以免影響到程序運行時的速度和被其他動態(tài)分配內(nèi)存的變量覆蓋。

圖2是DSP的cmd文件，Bootloader程序被指定存放在0x00000000～0x00000400的1 kbyte的地址空間中，應(yīng)用程序代碼被指定存放在0x00000400的1 kbyte地址空間之后L2（內(nèi)部RAM）的192 kbyte地址空間中，而一些要分配內(nèi)存的常量、全局變量和靜態(tài)變量跟程序代碼分配在同一塊內(nèi)存地址空間中，這些都是程序運行時所必須用到的數(shù)據(jù)，而一些動態(tài)分配內(nèi)存變量數(shù)據(jù)和堆棧跟程序代碼占用的地址空間分開存放，以免影響程序的正常運行和覆蓋程序代碼。

3.3 Bootloader程序

Bootloader程序一般用匯編編寫，這樣DSP能夠更準(zhǔn)確地執(zhí)行程序代碼。Bootloader程序功能就是把燒寫在Flash中的程序代碼和有用信息全部復(fù)制到DSP內(nèi)部RAM（L2）中去執(zhí)行，然后指向_c_int00中斷去執(zhí)行程序?？梢源蜷_項目文件中的.map文件，觀察所有程序用到的地址空間的大小，然后再根據(jù)復(fù)制.map文件去復(fù)制所用到的地址塊，也可以直接將整個的L2地址空間中存放程序代碼地址空間數(shù)據(jù)全部復(fù)制到DSP的RAM中去執(zhí)行，這樣就避免了每次寫程序時改動Bootloader程序需要所要復(fù)制的地址塊大小。如圖2所示，Bootloader程序需要復(fù)制的地址塊大小就等于BOOT_RAM和PMEM指定的地址塊大小，而BMEM是變量存放空間，不必復(fù)制和燒寫。

3.4 DSP6713B初始化

如圖3所示，首先，DSP初始化csl_init，也即初始化TI自帶的DSP API庫函數(shù)。在csl_init初始化之后，用戶就可以使用TI公司提供的標(biāo)準(zhǔn)API庫函數(shù)，直接調(diào)用API庫函數(shù)對DSP的二級緩存L2進行配置，即配置DSP內(nèi)部Cache L2的大小。接著初始化PLL鎖相環(huán)時鐘模塊，這是為了提供DSP的CPU、外部存儲器接口EMIF和外部時鐘源的工作時鐘源，因此，PLL初始化是DSP啟動的關(guān)鍵。在PLL時鐘配置好之后，初始化EMIF，EMIF是SDRAM和Flash的控制接口，通過EMIF初始化配置就可以配置和啟動SDRAM和Flash。最后是中斷初始化，主要是開啟全局中斷和硬件中斷，設(shè)置好要中斷的映射。這樣，整個DSP的初始化完成。

3.5 系統(tǒng)流程圖

3.5.1 測試程序定時器的流程

如圖4所示，在DSP初始化之后，開始初始化定時器和GPIO口，定時器初始化主要是設(shè)置計數(shù)初始值和周期，GPIO口初始化主要是將GPIO映射為輸出口，用來控制LED顯示燈的點亮。當(dāng)定時器開始中斷，進入中斷子程序，由中斷子程序控制GPIO口點亮LED燈，以顯示定時器定時效果，在程序被燒寫到Flash后，上電重新由Flash自啟動時，就可以觀察LED燈的顯示定時效果，判斷整個Flash自啟動是否正確。

3.5.2 加入燒寫程序的定時器項目文件的流程

如圖5所示，在定時器程序調(diào)試完成之后，接下來就是把定時器程序和Bootloader程序燒寫到Flash對應(yīng)的地址空間當(dāng)中去，燒寫程序只運行一次，通過判斷Flash燒寫程序標(biāo)志位是否等于N來控制，在第一次燒寫時，F(xiàn)lash燒寫程序標(biāo)志位等于N，然后改變標(biāo)志位，以免Flash多次燒寫，然后開始把定時器程序和Bootloader程序燒寫到Flash對應(yīng)位置，最后判斷在L2中存放的定時器程序和Bootload?er程序代碼的地址空間數(shù)據(jù)是否和Flash中燒寫的程序代碼地址空間數(shù)據(jù)一致，如果一致，則燒寫完成，否則燒寫錯誤，這可能是cmd文件配置內(nèi)存錯誤和燒寫程序把存放動態(tài)變量的地址空間內(nèi)容也燒錄到Flash中。如果是cmd文件配置錯誤，則重新配置好cmd文件，適當(dāng)?shù)胤糯蟪绦虼a存放的空間就行了。如果是燒寫程序把存放動態(tài)變量的地址空間內(nèi)容也燒錄到Flash中，由于動態(tài)變量是動態(tài)分配內(nèi)存的，所以在不斷的變化中，這時只要根據(jù)cmd文件，改變Flash燒寫程序中要燒寫的程序代碼的長度，只要把固定分配內(nèi)存空間的程序代碼存放的空間燒寫到Flash中去就可以了。

4 仿真結(jié)果與分析

仿真圖見圖6～圖9，存放在內(nèi)部RAM（L2）起始地址的1 kbyte空間中的Bootloader程序代碼已經(jīng)被燒寫到Flash起始地址的1 kbyte地址空間中，存放在內(nèi)部RAM（L2）起始地址1 kbyte之后的定時器程序代碼也被燒寫到Flash起始地址1 kbyte之后的地址空間中，程序燒寫結(jié)果可靠、正確，在DSP上電復(fù)位之后，DSP調(diào)制到Flash自啟動，LED燈能夠正確顯示定時器程序設(shè)定的定時點亮LED顯示效果，整個設(shè)計方法方便、穩(wěn)定、可靠。

5 小結(jié)

運用DSP在上電復(fù)位時會由EMIF引導(dǎo)自動搬移CE1起始地址1 kbyte的程序代碼到地址0x00，使用CE1來擴展外部Flash，再將Bootloader引導(dǎo)程序燒寫到Flash起始地址1 kbyte空間中，從而實現(xiàn)了DSP上電復(fù)位后Bootloader引導(dǎo)程序被直接加載到DSP的地址空間中，再由Bootloader引導(dǎo)程序直接引導(dǎo)加載Flash中的應(yīng)用程序代碼，完成了定時器的Flash引導(dǎo)自啟動。該方案設(shè)計在一個項目文件中完成應(yīng)用程序的調(diào)試和燒寫，比傳統(tǒng)方法用兩個項目文件去完成更方便、簡單，具有很好的實用性。

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