DSP的自啟動(dòng)程序設(shè)計(jì)

翟麗杰

【摘 要】介紹了TMS320C6000系列BOOTLOAD的程序功能、特點(diǎn)及設(shè)計(jì)思路，該思路下編寫的BOOTLOAD程序已在SAR數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)上應(yīng)用，運(yùn)行良好。

【關(guān)鍵詞】DSP；TMS320C6000；BOOTLOAD

0 引言

數(shù)字信號(hào)處理器，DSP（ Digital Signal Processor），是隨數(shù)字信號(hào)處理理論發(fā)展而專門設(shè)計(jì)的可編程處理器，是現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物[1]。由于目前越來越多的嵌入式設(shè)備研發(fā)中采用了的操作系統(tǒng)支持[3]，那么必然要根據(jù)目標(biāo)板設(shè)計(jì)引導(dǎo)程序，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)脫機(jī)工作，即系統(tǒng)一開機(jī)運(yùn)行就將程序自動(dòng)加載到DSP的內(nèi)部RAM中，脫機(jī)運(yùn)行，完成系統(tǒng)的功能。

BOOTLOAD又稱為內(nèi)核引導(dǎo)程序[4]，是嵌入式系統(tǒng)在加電后執(zhí)行的第一段代碼，它主要負(fù)責(zé)向內(nèi)存裝載操作系統(tǒng)映像，然后跳轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)所在的空間，啟動(dòng)操作系統(tǒng)運(yùn)行。具體來講即初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，最終調(diào)用用戶程序。

1 TMS320C6000 DSP特有的二次啟動(dòng)過程

TMS320C6000系列DSP在復(fù)位時(shí)其片內(nèi)ROM中固化了BOOTLOAD代碼，這段代碼采用DMA方式從CE1指向的外部存儲(chǔ)空間復(fù)制1K的代碼到地址0處，然后跳轉(zhuǎn)到地址0處執(zhí)行。但是實(shí)際情況1K的代碼對(duì)本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此需要進(jìn)行二次BOOTLOAD。編寫的二次BOOTLOAD代碼應(yīng)該包含在被搬移的1K代碼中，實(shí)現(xiàn)從FLASH存儲(chǔ)器中搬移指定長度的程序代碼以及初始化的數(shù)據(jù)到DSP片內(nèi)RAM中。

二次BOOTLOAD引導(dǎo)程序主要是將加載地址位于FLASH的數(shù)據(jù)拷貝到RAM中相應(yīng)的運(yùn)行地址。因?yàn)樵谙到y(tǒng)最初啟動(dòng)時(shí)，C語言環(huán)境沒有初始化，因此這段程序需要用匯編語言編寫。

編寫完后在CCS中compile、build，生成可執(zhí)行文件.out；在匯編優(yōu)化后產(chǎn)生.obj文件。該格式文件包含匯編時(shí)匯編器所生成的各個(gè)段，然后命令文件將指導(dǎo)連接器分配各段到相應(yīng)的存儲(chǔ)器中。此時(shí)要注意，加載地址和運(yùn)行地址的不同。加載地址決定二進(jìn)制代碼的存儲(chǔ)位置和程序引導(dǎo)地址。

2 二次BOOTLOAD固化過程

與BIOS/OS Load類似，BOOTLOAD通常需要固化在目標(biāo)板中，每次啟動(dòng)目標(biāo)板時(shí)首先運(yùn)行自動(dòng)加載程序，在他完成CPU及相關(guān)硬件的初始化后，才在規(guī)定的地址啟動(dòng)操作系統(tǒng)。BOOTLOAD是嚴(yán)重依賴硬件而實(shí)現(xiàn)的[5]，每一種不同體系結(jié)構(gòu)的處理器都有不同的BOOTLOAD，甚至同一種處理器的外圍硬件配置不同，其BOOTLOAD也有差別。

由于FLASH存儲(chǔ)器具有電信號(hào)刪除功能，且刪除速度快，集成度高，成為嵌入式系統(tǒng)自動(dòng)加載模塊的外部存儲(chǔ)程序的首選存儲(chǔ)器[6]。TMS320C6000系列DSP采用了多種引導(dǎo)配置方式，以決定芯片在復(fù)位后采取何種方式執(zhí)行的初始化操作。

本節(jié)設(shè)計(jì)的自動(dòng)加載模塊采用EMIF引導(dǎo)，即BOOTMODE[4：0]=10。在這種引導(dǎo)啟動(dòng)模式下，芯片復(fù)位后，CPU處于“停轉(zhuǎn)”的狀態(tài)，DMA模塊采用默認(rèn)的ROM讀寫時(shí)序從CE1空間起始地址（此時(shí)掛載的是FLASH）上拷貝代碼到地址0處，拷貝結(jié)束，CPU進(jìn)入“運(yùn)行”狀態(tài)，從地址0處開始執(zhí)行程序。

將程序編譯、驗(yàn)證后，進(jìn)行二次BOOTLOAD代碼的固化。上面所寫B(tài)OOTLOAD加載代碼及工程實(shí)際代碼都需要固化在FLASH中。Hex6*.exe是CCS開發(fā)環(huán)境自帶的工具[8]，將*.out文件轉(zhuǎn)化為hex格式文件，然后進(jìn)行燒寫。.hex文件格式只含待燒寫的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)讀入到緩沖區(qū)buff中，然后編寫命令進(jìn)行在線編程，完成燒寫。

通過編寫自動(dòng)加載代碼，編譯成功后固化在系統(tǒng)FLASH中，就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的脫機(jī)加載模塊。

3 自動(dòng)加載模塊BOOTLOAD測試與分析

整個(gè)測試分為以下幾步：首先是移植代碼編譯測試，即軟件仿真；其次是固化燒寫，測試程序是否燒寫在FLASH預(yù)先設(shè)定的位置；最后測試系統(tǒng)開機(jī)是否可以自動(dòng)加載，脫機(jī)獨(dú)立運(yùn)行。

測試軟件環(huán)境為：CCS 3.1 集成開發(fā)環(huán)境；硬件為：SAR數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)

（1）軟件仿真測試

打開CCS，新建自動(dòng)加載模塊工程—Bootloader.pjt，運(yùn)行該工程進(jìn)行編譯。整個(gè)自動(dòng)加載模塊代碼沒有錯(cuò)誤也沒有警告運(yùn)行正常，代碼編譯正確，沒有語法和邏輯錯(cuò)誤。

（2）燒寫固化過程測試

將已經(jīng)測試過的編譯正確的自動(dòng)加載模塊代碼燒寫固化在系統(tǒng)中FLASH中，這里采用了擦除命令。

通過擦除燒寫命令，程序依次燒寫至FLASH中預(yù)定的地址，程序燒寫正確。隨后在整個(gè)SAR數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中測試，系統(tǒng)從上電開始，自動(dòng)加載，接收數(shù)據(jù)，在DSP內(nèi)將數(shù)據(jù)處理后存入存儲(chǔ)設(shè)備，說明自動(dòng)加載模塊BOOTLOAD，運(yùn)行良好。

4 總結(jié)

隨著DSP越來越廣泛應(yīng)用到各種電子信息產(chǎn)品中，對(duì)產(chǎn)品靈活方便的引導(dǎo)啟動(dòng)方式提出了更高的要求，而通過FLASH存儲(chǔ)器來引導(dǎo)DSP系統(tǒng)自動(dòng)加載已成為常用的方法，這是脫機(jī)運(yùn)行DSP系統(tǒng)的較關(guān)鍵技術(shù)。本文詳細(xì)介紹了基于TI TMS320C6000系列DSP的自動(dòng)加載程序BOOTLOAD的設(shè)計(jì)思路及在硬件上應(yīng)用，本方案在不同的工程中做簡單修改就可以在不同系統(tǒng)中穩(wěn)定的啟動(dòng)裝載。

【參考文獻(xiàn)】

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