基于C6000系列DSP片外Flash的IAP設(shè)計(jì)

李光學(xué) 李超 郭燕紅 岳宗帥 宋茜

摘要 本文在基于C6000系列DSP片外Flash的基礎(chǔ)上，針對(duì)嵌入式設(shè)備程序燒寫(xiě)升級(jí)困難的問(wèn)題， 闡述了In-ApplicationProgramming （lAP）的設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)介紹了二次引導(dǎo)啟動(dòng)及首次燒寫(xiě)方法，給出關(guān)鍵技術(shù)的代碼實(shí)現(xiàn)。采用IAP很好的實(shí)現(xiàn)了C6000系列DSP的程序燒寫(xiě)及升級(jí)，其不用借助外部工具，可靠便捷，通用性好，具有良好的推廣價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】C6000 DSP 片外 Flash IAP

1 概述

C6000系列DSP在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，固件程序的升級(jí)更新非常頻繁，若繼續(xù)采用傳統(tǒng)的JTAG或者ICP等燒寫(xiě)方法，過(guò)程繁瑣復(fù)雜，極大地降低了工作效率，所以開(kāi)發(fā)一種便捷，可靠，通用性好的在應(yīng)用燒寫(xiě)In-Application Programming （IAP）方法就顯得格外重要。06000系列DSP不帶片上ROM，脫機(jī)運(yùn)行需要配置外部Flash，不能直接通過(guò)JTAG仿真器來(lái)燒寫(xiě)程序，與一般自帶片上ROM的單片機(jī)系統(tǒng)的IAP開(kāi)發(fā)方法不同，本文針對(duì)上述問(wèn)題，詳細(xì)闡述了C6000系列DSP的IAP實(shí)現(xiàn)原理及整個(gè)引導(dǎo)啟動(dòng)流程。

2 DSP配置分析

DSP系統(tǒng)上電后，在復(fù)位信號(hào)的上升沿處，會(huì)鎖存BOOTMODE引腳信號(hào)，借以決定DSP的存儲(chǔ)器映射方式，地址為0處的存儲(chǔ)器類(lèi)型及復(fù)位后芯片的自舉方式。BOOTMODE信號(hào)決定了DSP在復(fù)位期間所做的工作。C6000系列DSP主要有以下3種自舉模式：

（1）不加載（NO BOOT）。DSP直接從地址O處開(kāi)始執(zhí)行程序，地址O處的存儲(chǔ)器可以是DSP內(nèi)部存儲(chǔ)器或者外部RAM，這種方式適用于仿真器系統(tǒng)下的DSP自舉模式。

（2） ROM加載。此種方式適合8位、16位和32位的ROM（ -般為Flash）。對(duì)于不同型號(hào)的C6000系列DSP，需注意Flash的大小端模式存儲(chǔ)。

（3）主機(jī)引導(dǎo)（HPI Boot）。CPU在復(fù)位期間，其硬件保持正常工作狀態(tài)，外部主機(jī)通過(guò)HPI接口初始化CPU的存儲(chǔ)空間。

復(fù)位結(jié)束后，無(wú)論采用哪種引導(dǎo)方式，DSP芯片都將從地址O處開(kāi)始執(zhí)行程序。因該系列DSP不自帶Flash，本系統(tǒng)以C6701為例，設(shè)計(jì)一個(gè)脫機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)，外部配置16位Flash，加載方式為16bit ROM加載，即自舉模式2，存儲(chǔ)器映射為MAP1，地址O處為內(nèi)部存儲(chǔ)器，BOOTMODE引腳需配置為Oll01。

3 首次燒寫(xiě)設(shè)計(jì)

06000系列DSP沒(méi)有片上ROM，只有片上RAM，脫機(jī)運(yùn)行需配置外部Flash，第一次代碼燒寫(xiě)需編寫(xiě)專門(mén)的燒寫(xiě)程序來(lái)下載應(yīng)用程序到外部Flash中。這是一種需要加載兩次程序的方法，如圖1所示，首先用CCS編譯軟件打開(kāi)用戶應(yīng)用程序，生成可執(zhí)行文件（0UT），然后用CCS的file/load program加載應(yīng)用程序的OUT文件到DSP片上內(nèi)存空間。再通過(guò)map文件，確定應(yīng)用程序各段數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的空間，將程序段和數(shù)據(jù)段這兩段數(shù)據(jù)采用file/data/load命令分別導(dǎo)出成dat格式的文件。然后加載Flash燒寫(xiě)程序，利用file/data/load命令，將生成的dat文件加加載到DSP片上RAM的一段未使用的空間中，然后使用專用燒寫(xiě)程序?qū)?shù)據(jù)燒寫(xiě)到對(duì)應(yīng)的Flash空間中。

其燒寫(xiě)函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下所示：

ProgramFlash （PRAM， PFlash，Length）;//將程序段燒入FLSAH中

ProgramFlash （DRAM， DFlash， Length）;//將數(shù)據(jù)段燒入Flash中

其中函數(shù)的定義是：

void ProgramFlash （int *sourcepoint， Uint32Flashpoint;Uint32 int j）第一個(gè)參數(shù)sourcepoint是待燒寫(xiě)數(shù)據(jù)在片上RAM首地址;第二個(gè)參數(shù)Flashpoint是將被燒寫(xiě)Flash的首地址;最后一個(gè)參數(shù)j是待燒寫(xiě)的32位數(shù)據(jù)的總長(zhǎng)度。

圖2所示為首次燒寫(xiě)過(guò)程中，代碼在片上RAM和片外ROM（Flash）中的變化，首先專用燒寫(xiě)程序通過(guò)自舉模式1啟動(dòng)，然后手動(dòng)載入待燒寫(xiě)的用戶應(yīng)用程序，接著運(yùn)行專用燒寫(xiě)程序?qū)⒂脩魬?yīng)用程序燒入片外ROM中，斷電后片上RAM數(shù)據(jù)消失，只有片外ROM的用戶應(yīng)用程序。

4 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

上面介紹了首次如何使用專用燒寫(xiě)程序，借助CCS開(kāi)發(fā)環(huán)境將用戶應(yīng)用程序燒寫(xiě)到片外ROM（Flash）中。為了能讓DSP脫機(jī)運(yùn)行，一個(gè)完整的用戶應(yīng)用程序需包含實(shí)際的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)和二次引導(dǎo)代碼數(shù)據(jù)。DSP芯片在復(fù)位時(shí)，DMA控制器自動(dòng)將片外ROM（Flash）自起始地址一定大小的程序（二次引導(dǎo)代碼）搬移到片上RAM地址O處，即自引導(dǎo)過(guò)程，如圖中過(guò)程l所示;完成復(fù)位后，CPU從地址O處開(kāi)始執(zhí)行程序，把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)從片外ROM搬運(yùn)到片上RAM的某地址處，即二次引導(dǎo)過(guò)程，然后跳轉(zhuǎn)到c int00（mam函數(shù)）處運(yùn)行，如圖中過(guò)程3所示，最終完成應(yīng)用程序的啟動(dòng)。

當(dāng)用戶應(yīng)用程序需要更新的時(shí)候，可以采用首次燒寫(xiě)方法進(jìn)行，但比較繁瑣，特別對(duì)于一些正式產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，那只能返廠更新，本文設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序包含在線燒寫(xiě)功能，可以通過(guò)總線接收數(shù)據(jù)，燒寫(xiě)進(jìn)入外部Flash中，如圖3 最后一個(gè)步驟所示。

下面將分別從CMD連接命令文件配置，二次引導(dǎo)程序設(shè)計(jì)，向量表設(shè)計(jì)，在線燒寫(xiě)設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹IAP的實(shí)現(xiàn)。因C6000系列DSP的原理都一致，實(shí)例代碼是以C6701硬件平臺(tái)給出。

4.1 CMD連接命令文件配置

CMD文件的作用是實(shí)現(xiàn)程序代碼和數(shù)據(jù)在DSP存儲(chǔ)空間的定位，在編譯連接時(shí)由CCS開(kāi)發(fā)環(huán)境調(diào)用。脫機(jī)啟動(dòng)時(shí)，自引導(dǎo)就是將片外ROM的向量表和二次引導(dǎo)程序搬到地址0處執(zhí)行，所以需在CMD文件中明確這兩個(gè)段的運(yùn)行空間，CMD文件如下

-heap Ox400

-stack Ox400

MEMORY

{

vecs：

o=OOOOOOOOh l=00000200h//向量表空間

boot_ load：

0 = 00000200h 1=00000200h//二次引導(dǎo)程序空間

IPRAM：

o=00000400h 1=OOOOeOOOh∥程序段空間

IDRAM：

o=80000000h 1=OOOlOOOOh，/數(shù)據(jù)段空間

）

SEC，TIONS

{

”vectors” >

vecs

//將”vectors”段存儲(chǔ)到vecs空間

”.boot_ load”>

boot_ load//將”boot load”段存儲(chǔ)到boot load空間

cinit

>

IDRAM

.text

>

IPRAM

.stack > IDRAM

.bss

> IDRAM

const >

IDRAM

data > IDRAM

.far

>IDRAM

.switch > IDRAM

.sysmem >

IDRAM

tables >IDRAM

Cl0 > IDRAM

）

其中vectors和boot load段存儲(chǔ)的為向量表和二次引導(dǎo)程序，地址范圍為O-Ox3ff，啟動(dòng)時(shí)被自動(dòng)加載到地址0處并執(zhí)行。

4.2 二次引導(dǎo)程序設(shè)計(jì)

二次引導(dǎo)程序的作用是將應(yīng)用程序數(shù)據(jù)從片外ROM（Flash）搬移到片上RAM存儲(chǔ)器中執(zhí)行。本實(shí)例中將二次引導(dǎo)程序保存在DSP內(nèi)部RAM的Ox200地址開(kāi)始的Ox200字節(jié)空間，由于復(fù)位中斷向量設(shè)置為二次引導(dǎo)程序的入口地址，所以當(dāng)系統(tǒng)上電復(fù)位后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行二次引導(dǎo)程序，將應(yīng)用程序數(shù)據(jù)段搬移到指定的存儲(chǔ)空間，再跳轉(zhuǎn)到DSP主程序的程序入口處（c int00）執(zhí)行DSP應(yīng)用程序。主要代碼如下：

EMIF GCR

e quOx01800000 11定義EMIF全局控制器GBLCTL

EMIF GCR DATA

equ Ox3779//設(shè)置GBLCTL參數(shù)

EMIF CEl

e quOx01800004∥定義EMIF CEl控制器CEICTL

EMIF_CEl_DATA .equ Oxffffff03 11設(shè)置CEICTL

BOOT SLZE

.equ Ox600 //設(shè)置搬運(yùn)長(zhǎng)度，單位為字節(jié)

sect”boot load”

∥定義”boot load”段

ref_cint00

//引用全局符號(hào)c int00

.global _boot

//定義一個(gè)全局符號(hào)boot，供外部調(diào)用

boot：

mvkl EMIF_GCR，A4

||mvkl EMIF_GCR_DATA， B4

mvkh EMIF_GCR，A4

||mvkh EMIF_GCR_DATA， B4

stw B4， *A4

//設(shè)置GBLCTL參數(shù)

mvkl EMIF CE1.A4

ll mvkl EMIF_CEl_DATA，B4

mvkh EMIF CE1.A4

|| mvkh EMIF_CEl_DATA，B4

stw B4， *A4

+設(shè)置CEICTL參數(shù)

mvkl Ox80000000，A4

|| mvkl Ox01410000，B4

mvkh Ox80000000，A4

ll mvkh Ox01410000，B4

//A4為數(shù)據(jù)段地址指針，B4為Flash地址指針

zero Al

//Al作為計(jì)數(shù)器，清零Al

_boot_loop：

//循環(huán)搬運(yùn)

ldb*B4++，B5

//DSP讀取Flash中的數(shù)據(jù)到寄存器B5

mvkl BOOT_SIZE，B6

//B6為需要拷貝的字節(jié)數(shù)

add l，A1，A1

//Al=Al++

|| mvkh BOOT_SIZE，B6

cmplt Al，B6，BO

∥若AI

NOP

stb B5，*A4++

∥將從Flash讀出數(shù)據(jù)搬運(yùn)到數(shù)據(jù)空間中

[BO]B _boot_loop

//判斷BO值，為1跳轉(zhuǎn)到boot_loop處執(zhí)行

NOP 5

mvkl .s2_c_int00，BO //循環(huán)結(jié)束后，跳轉(zhuǎn)到主函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行

mvkh .s2 _c int00， BO //把cint00裝載到BO寄存器

B

.s2 BO

∥跳轉(zhuǎn)到主函數(shù)

NOP 5

4.3 向量表設(shè)計(jì)

中斷向量表vectors保存在DSP內(nèi)部RAM的O地址開(kāi)始的Ox200字節(jié)空間，上電或復(fù)位后，DSP自動(dòng)運(yùn)行復(fù)位中斷。因此，復(fù)位中斷響應(yīng)設(shè)置為二次引導(dǎo)程序的入口地址（boot）。中斷向量表的復(fù)位程序如下：

ref_ boot //調(diào)用boot引導(dǎo)程序

sect”vectors”//定義一個(gè)段

RESET RST：//復(fù)位中斷向量

mvkl.S2__ boot，BO

mvkh.S2_ boot，BO//裝載引導(dǎo)程序地址

B.S2 BO∥跳轉(zhuǎn)到引導(dǎo)程序執(zhí)行

4.4 在線燒寫(xiě)程序設(shè)計(jì)

考慮到后續(xù)程序升級(jí)的需求，利用IAP實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)功能。在應(yīng)用程序中，有一部分代碼專門(mén)用來(lái)判斷是否需要進(jìn)行軟件更新，若需要更新則進(jìn)入程序燒寫(xiě)流程，若不需要?jiǎng)t繼續(xù)執(zhí)行程序。燒寫(xiě)函數(shù)同首次燒寫(xiě)程序類(lèi)似，燒寫(xiě)時(shí)需要將OUT文件轉(zhuǎn)化為HEX十六進(jìn)制文件，有專門(mén)的工具，這里不再敖述。

5 結(jié)論

本文利用IAP在應(yīng)用編程設(shè)計(jì)，解決了C6000系列DSP的首次程序燒寫(xiě)與后續(xù)程序更新升級(jí)的問(wèn)題，其不用借助外部工具，方案可靠便捷，通用性好，本系統(tǒng)通過(guò)多次測(cè)試，性能穩(wěn)定，具有良好的推廣價(jià)值。本文詳細(xì)介紹了首次燒寫(xiě)方法及二次引導(dǎo)設(shè)計(jì)，給出關(guān)鍵技術(shù)的代碼實(shí)現(xiàn)，脫機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)都可以參考。

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