復(fù)雜電磁干擾環(huán)境下的C6000DSP自舉方法

周文輝，李少華，李敬東

（中國(guó)人民解放軍95899部隊(duì)，北京100085）

引 言

TMS320C6000在軍事通信、電子對(duì)抗、雷達(dá)系統(tǒng)、精確制導(dǎo)武器等需要高度智能化的領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，而這些領(lǐng)域?qū)υO(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性要求非常高。在這些特殊應(yīng)用領(lǐng)域，電磁干擾環(huán)境較為復(fù)雜，單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)無(wú)法避免，會(huì)引起一些關(guān)鍵參數(shù)發(fā)生變化，一個(gè)比特的錯(cuò)誤可能會(huì)造成嚴(yán)重故障。為緩解單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)，經(jīng)常采取程序代碼在外部ROM中執(zhí)行，RAM中關(guān)鍵變量采取軟件三模冗余可靠性技術(shù)手段來(lái)保障。

另一方面，程序在外部ROM中執(zhí)行的速度較慢，在片內(nèi)RAM中執(zhí)行的效率最高，片外RAM其次。為了使充分發(fā)揮DSP的效能，應(yīng)盡量將程序代碼放在片內(nèi)RAM中運(yùn)行。

本文以TMS320C6000系列的620X／670XDSP為例，采用一種分兩次生成ROM文件的自舉實(shí)現(xiàn)方法，使程序在片內(nèi)程序RAM中執(zhí)行的同時(shí)，預(yù)置關(guān)鍵參數(shù)和常量從ROM中讀取，從而在發(fā)揮DSP最大效能的同時(shí)在一定程度上防止單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)。

1 傳統(tǒng)自舉方法

1.1 地址映射方式

TMS320C620X／670X有兩種地址映射模式，即MAP0和MAP1，這兩種映射模式用于確定存儲(chǔ)器的地址訪問(wèn)空間和啟動(dòng)工作方式。

MAP0映射模式下，地址0映射在外部空間，DSP啟動(dòng)時(shí)從外部直接執(zhí)行。MAP1映射模式下，地址0 映射在內(nèi)部空間，DSP啟動(dòng)時(shí)需要從外部空間裝載執(zhí)行代碼到內(nèi)部地址0位置處后再運(yùn)行。

本文采用MAP1映射模式。在MAP1映射模式下，片外ROM映射空間起始地址為0x01400000。

1.2 自舉方法及實(shí)現(xiàn)原理

TMS320C620X／670X的啟動(dòng)模式根據(jù)BOOTMODE［4：0］引腳確定，通過(guò)仔細(xì)分析，可以總結(jié)為以下3種啟動(dòng)方式。

① 無(wú)引導(dǎo)（No Boot），DSP上電復(fù)位后直接從存儲(chǔ)器地址0處開(kāi)始執(zhí)行；

②ROM 引導(dǎo)（ROM Boot），在DSP上電復(fù)位時(shí)由DMA／EDMA控制器從外部空間CE1處起始位置裝載64 KB代碼到DSP內(nèi)部RAM地址0處，從地址0處執(zhí)行；

③ 主機(jī)引導(dǎo)（Host Boot），DSP上電后，保持復(fù)位狀態(tài)，外部主機(jī)將應(yīng)用程序?qū)懙紻SP內(nèi)部，并修改相應(yīng)的寄存器內(nèi)容，使DSP從地址0處執(zhí)行。

第1種方式運(yùn)行在MAP0映射模式下，要求用于啟動(dòng)的外部存儲(chǔ)器必須是32位寬ROM。由于一般ROM均是8位寬，這樣至少需要4片才能組成一個(gè)32位寬啟動(dòng)功能部件，造成外部擴(kuò)展規(guī)模較大。另外，ROM的讀取速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于內(nèi)部程序區(qū)的讀取速度，會(huì)造成系統(tǒng)處理能力大大降低。

第2種方式運(yùn)行在MAP1映射模式下，DSP啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)裝載64KB代碼到內(nèi)部地址0后自動(dòng)執(zhí)行。這在程序代碼量小于64KB條件下有很多優(yōu)勢(shì)，如外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器規(guī)模小，代碼運(yùn)行速度快等。但在復(fù)雜電磁干擾環(huán)境下，該方式需要對(duì)所有的關(guān)鍵參數(shù)和常量考慮三模冗余，增大了程序設(shè)計(jì)復(fù)雜度。

第3種方式一般用于存在主機(jī)的設(shè)備。

在實(shí)際DSP系統(tǒng)中最常用的是第2種方式，一般僅需要一片非易失性存儲(chǔ)器就可方便實(shí)現(xiàn)程序配置。

1.3 段定義

由于篇幅所限，段（section）定義中僅列出必須的段，對(duì)可選的段定義可以根據(jù)實(shí)際工程環(huán)境需要添加。

.text：存放C程序的代碼。

.cinit：存放C程序中的變量初值和常量。

.const：存放C程序中的字符常量、浮點(diǎn)常量和用const聲明的常量。

.bss：為C程序中的全局和靜態(tài)變量保留存儲(chǔ)空間。

.stack：為C程序系統(tǒng)堆棧保留存儲(chǔ)空間，用于保存返回地址、函數(shù)間的參數(shù)傳遞、存儲(chǔ)局部變量和保存中間結(jié)果。

2 兩次生成自舉方法

2.1 方法介紹

為了在發(fā)揮DSP最大效能的同時(shí)有效防止單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)，在分析前兩種引導(dǎo)方式的基礎(chǔ)上，筆者設(shè)計(jì)了一種程序在片內(nèi)程序RAM中執(zhí)行，初始化參數(shù)和常量在ROM中讀取的自舉方法。

為了實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)目的，需要分別生成用于燒寫(xiě)ROM的程序文件和初始常量文件。在初始常量文件生成時(shí)，為了能夠直接寫(xiě)ROM文件，假設(shè)起始地址為0x0000c000，而程序?qū)嶋H執(zhí)行時(shí)從起始地址0x0140c000讀取。

在以下實(shí)例描述中約定項(xiàng)目工程名為project，對(duì)應(yīng)的鏈接命令文件名為project.cmd，目標(biāo)代碼文件名為project.out，用于燒寫(xiě)ROM的二進(jìn)制程序文件名和初始常量文件名分別為prog.bin和data.bin。其中程序文件所占空間不超過(guò)48KB，初始常量文件所占空間不超過(guò)16KB。

2.2 實(shí)現(xiàn)過(guò)程

（1）程序文件生成過(guò)程

首先需要借助CCS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，生成目標(biāo)代碼文件project.out。project.out對(duì)應(yīng)的project.cmd文件內(nèi)容如下：

然后通過(guò)執(zhí)行CCS自帶的工具h(yuǎn)ex6x.exe對(duì)目標(biāo)代碼文件進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，生成程序文件prog.bin。執(zhí)行命令為“hex6x.exe hex.cmd”，其中hex.cmd格式內(nèi)容如下：

（2）初始常量文件生成過(guò)程

過(guò)程參照上述程序文件的生成，其中project.cmd文件內(nèi)容如下：

初始常量文件data.bin生成過(guò)程參照程序文件，其中hex.cmd格式內(nèi)容如下：

（3）燒寫(xiě)程序

程序文件prog.bin和初始常量文件data.bin生成完畢后，通過(guò)編程器或編寫(xiě)ROM在線編程程序，將兩個(gè)文件寫(xiě)入ROM。其中程序文件prog.bin在ROM偏移地址0x0處，初始常量文件data.bin在ROM偏移地址0x0000c000處。

2.3 兩次生成自舉方法補(bǔ)充

①在本實(shí)例中，程序代碼、程序初始化參數(shù)和常量編譯后總空間不能超過(guò)64KB，程序代碼、程序初始化參數(shù)和常量所占空間比例可以通過(guò)更改鏈接命令文件動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。對(duì)于超過(guò)64KB的情形，也可以借鑒此思路，通過(guò)編寫(xiě)二次引導(dǎo)裝載程序，達(dá)到此目的。

②在調(diào)試過(guò)程中，需要經(jīng)常通過(guò)Load下載方式將project.out文件下載到片內(nèi)RAM中執(zhí)行。Load執(zhí)行時(shí)需對(duì)鏈接命令文件重新定義，將.cinit和.const段映射到IDRAM。

③采用該方法，可以不用考慮預(yù)置初始參數(shù)和常量的軟件三模冗余，可以在很大程度上簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)，縮短項(xiàng)目開(kāi)發(fā)周期。

④對(duì)于必須要在內(nèi)存中保存的關(guān)鍵參數(shù)和變量，可以采用軟件三模冗余的方法實(shí)現(xiàn)。

⑤筆者經(jīng)過(guò)反復(fù)嘗試發(fā)現(xiàn)，盡管通過(guò)該自舉方法，程序在執(zhí)行過(guò)程中從片外ROM區(qū)讀取初始參數(shù)和常量，但自舉過(guò)程中初始化.cinit段的初始化變量由Flash拷貝到數(shù)據(jù)RAM區(qū)的過(guò)程不可或缺。

結(jié) 語(yǔ)

本文分析了TMS320C620X／670X芯片的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，通過(guò)分兩次生成ROM燒寫(xiě)文件，給出了一種切實(shí)可行的自舉方法，該方法可以在發(fā)揮DSP最大效能的同時(shí)，有效防止單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)。有關(guān)的TMS320C620X／670X自舉實(shí)例已完成設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)并得到實(shí)際應(yīng)用，實(shí)踐證明，該方法是行之有效的。

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