TMS320C5410燒寫Flash實(shí)現(xiàn)并行自舉引導(dǎo)

關(guān)鍵詞：Am29LV200B Flash DSP 并行自舉引導(dǎo) 自舉表

　　Flash是一種可在線進(jìn)行電擦寫，掉電后信息不丟失的存儲(chǔ)器。它具有低功耗、大容量、擦寫速度快等特點(diǎn)，并且內(nèi)部嵌入算法完成對芯片的操作，因而在數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文通過一個(gè)完整的實(shí)例，介紹Am29LV200B Flash存儲(chǔ)器的燒寫方法，實(shí)現(xiàn)TMS320C5410（以下簡稱C5410）上電后用戶程序的并行自舉引導(dǎo)。

1 Am29LV200B Flash存儲(chǔ)器

1.1 Flash存儲(chǔ)器簡介

　　Am29LV200B是AMD公司生產(chǎn)的Flash存儲(chǔ)器，其主要特點(diǎn)有：3 V單電源供電，可使內(nèi)部產(chǎn)生高電壓進(jìn)行編程和擦除操作；支持JEDEC單電源Flash存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)；只需向其命令寄存器寫入標(biāo)準(zhǔn)的微處理器指令，具體編程、擦除操作由內(nèi)部嵌入的算法實(shí)現(xiàn)，并且可以通過查詢特定的引腳或數(shù)據(jù)線監(jiān)控操作是否完成；可以對任一扇區(qū)進(jìn)行讀、寫或擦除操作，而不影響其它部分的數(shù)據(jù)。本文中128K16位Am29LV200B Flash 映射為C5410的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，地址為：0x8000~0xFFFF，數(shù)據(jù)總線16位，用于16位方式的并行引導(dǎo)裝載。128K的Flash ROM用32K地址分四頁進(jìn)行訪問，上電加載程序時(shí)使用Flash ROM的第3頁。

1.2 Flash存儲(chǔ)器的操作命令

　　向Flash存儲(chǔ)器的特定寄存器寫入地址和數(shù)據(jù)命令，就可對Flash存儲(chǔ)器編程，但要按一定的順序操作，否則就會(huì)導(dǎo)致Flash存儲(chǔ)器復(fù)位。由于編程指令不能使"0"寫為"1"，只能使"1"變?yōu)?0"，而擦除命令可使"0"變?yōu)?1"，所以正確順序是先擦除，后編程。下面就介紹幾個(gè)常用的操作命令：編程命令、擦除命令、讀數(shù)據(jù)命令、復(fù)位命令。

　?、?編程命令。該命令向Flash的指定地址中寫入數(shù)據(jù)，需要四個(gè)總線周期，前兩個(gè)是解鎖周期，第三個(gè)是建立編程命令，最后一個(gè)周期完成向編程地址中寫入編程數(shù)據(jù)，如表1所列。

表1 編程命令

　　由于向每個(gè)編程地址寫入數(shù)據(jù)都需要四個(gè)周期，所以在循環(huán)寫Flash時(shí)使用宏比較簡單。Flash ROM的首地址為0x8000，故偏移地址0x555對應(yīng)物理地址就為0x8555。編程程序如下：

_WRITECOMMAND .macro pa,pd ;單一周期編程的寫命

；令宏，pa是編程地址，pd是編程數(shù)據(jù)

PSHM AR1

STM pa,AR1 ;AR1指向編程地址

LD pd,A

STL A,*AR1 ;把編程數(shù)據(jù)放入AR1的編程地址中

RPT #12

NOP

POPM AR1

.endm

_WRITEFlash .macro par,pdr ;編程宏,par是編程地址寄存

；器，pdr是存放編程數(shù)據(jù)的寄存器

_WRITECOMMAND #8555H,#0AAH ; 周期1（解鎖）

_WRITECOMMAND #82AAH,#055H ; 周期2（解鎖）

_WRITECOMMAND #8555H, #0A0H ; 周期3（建立）

LD pdr, A ; 周期4（編程）

STL A, par ; 把pdr寄存器中數(shù)據(jù)放入par

；寄存器的地址中

RPT #12

NOP

_JUDGE par, pdr ;檢測編程是否正確，見Flash

；的操作檢測

.endm

_WRITECOMMAND是實(shí)現(xiàn)一個(gè)周期編程的寫命令宏，而_WRITEFlash是完成對指定地址編程的四個(gè)完整周期。

表2 擦除命令

　?、?擦除命令。該命令有片擦除和扇區(qū)擦除兩種，都需要6個(gè)總線周期，前兩個(gè)解鎖周期，第三個(gè)建立周期，四、五兩個(gè)解鎖周期，最后是片擦除或扇區(qū)擦除周期，如表2所列。一旦執(zhí)行編程或擦除命令后，就啟動(dòng)Flash的內(nèi)部編程或擦除算法，自動(dòng)完成編程或擦除操作。擦除程序如下：

_ERASEFlash .macro ;擦除宏

_WRITECOMMAND #8555H,#0AAH ; 周期1（解鎖）

_WRITECOMMAND #82AAH,#055H ; 周期2（解鎖）

_WRITECOMMAND #8555H,#080H ; 周期3（建立）

_WRITECOMMAND #8555H,#0AAH ; 周期4（解鎖）

_WRITECOMMAND #82AAH,#055H ; 周期5（解鎖）

_WRITECOMMAND #8555H,#010H ; 周期6（片擦除）

STM #8555H,AR3

LD #010H ,A

STL A,*AR5

_JUDGE *AR3,*AR5 ;檢測是擦除結(jié)束，見Flash的

；操作檢測

.endm

　?、?讀數(shù)據(jù)命令。上電或內(nèi)部編程、擦除操作結(jié)束后就進(jìn)入讀數(shù)據(jù)狀態(tài)，寫入要讀取的地址即可讀出該地址的數(shù)據(jù)。

　?、?復(fù)位命令。它使存儲(chǔ)器復(fù)位，進(jìn)入讀數(shù)據(jù)狀態(tài)，向任何一個(gè)地址寫入數(shù)據(jù)0xF0就能使Flash存儲(chǔ)器復(fù)位。在進(jìn)行編程、擦除之前，都應(yīng)先復(fù)位，在編程或擦除等正常操作中出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)也要復(fù)位。復(fù)位程序如下：

_RESETFlash .macro

_WRITECOMMAND #8001H,#0F0H

;向8001H寫入0F0H使Flash復(fù)位

RPT #12

NOP

.endm

1.3 Flash的操作檢測

　　Flash內(nèi)部的編程或擦除算法可自動(dòng)完成編程或擦除操作，但我們必須了解其內(nèi)部的操作檢測機(jī)制，以便知道操作是否完成或正確。常用檢測的狀態(tài)位有：跳變位（DQ6）、超時(shí)標(biāo)志位（DQ5）、數(shù)據(jù)查詢位（DQ7）和Ready/Busy引腳（RY/）。檢測的方法有三種。第一種是判斷引腳RY/的狀態(tài)，在編程、擦除或擦除掛起操作過程中，RY/引腳一直為"0"，操作完成后變?yōu)?1"。 第二種是檢測跳變位DQ6，在編程或擦除時(shí)對任何地址進(jìn)行連續(xù)的讀均引起DQ6連續(xù)跳變，直至操作結(jié)束才停止跳變。最后一種是使用數(shù)據(jù)線的DQ7、DQ5：DQ7位在編程或擦除過程中輸出的數(shù)是寫入該位數(shù)據(jù)的反碼，當(dāng)操作完成時(shí)輸出才變?yōu)閷懭朐撐坏臄?shù)據(jù)；DQ5的狀態(tài)為"1"時(shí)表示操作超時(shí)，此時(shí)應(yīng)再讀一次DQ7的狀態(tài)，若DQ7輸出仍不是寫入的數(shù)據(jù)，則操作失敗，復(fù)位Flash，其流程如圖1所示。

　　檢測程序如下：

_JUDGE .macro par,pdr;檢測宏程序。par是編程地址寄存

；器，pdr是存放編程數(shù)據(jù)的寄存器

_JUDGEBEGIN?: PSHM AR1

LD pdr,B ;獲取寫入的數(shù)據(jù)

AND #00FFh,B ;取被寫入數(shù)據(jù)的DQ7~DQ0

LD par,A ;讀被燒寫地址的數(shù)據(jù)

AND #00FFh,A ;取DQ7~DQ0

STL A ,TEMP ;保存

LD A,-7,A ;讀DQ7狀態(tài)

XOR B,-7,A ;是否是反碼？

BC _JUDGESUCCESS?,AEQ

; DQ7不是反碼而是寫入數(shù)據(jù)表示操作成功

BITF TEMP,#20h

BC _JUDGEBEGIN?,ntc

;DQ5=1表示操作超時(shí)

LD par,A ;再讀被燒寫地址的數(shù)據(jù)

AND #00FFh,A

LD A,-7,A

XOR B,-7,A

BC _JUDGESUCCESS?,AEQ

; DQ7不是寫入數(shù)據(jù)，表示操作失敗

_JUDGEERRO?

_RESETFlash ;復(fù)位Flash

_JUDGESUCCESS?

POPM AR1

.endm

2 C5410 的自舉引導(dǎo)

　　脫離仿真器獨(dú)立運(yùn)行程序一般有兩種方式：一種是上電后用戶程序直接在Flash存儲(chǔ)器中運(yùn)行，這種運(yùn)行速度比較慢；另一種是上電或復(fù)位后將用戶程序從Flash存儲(chǔ)器引導(dǎo)到高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中運(yùn)行，此方法最常用，可以較低的成本實(shí)現(xiàn)高速的運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程就必須運(yùn)用DSP自舉引導(dǎo)功能。

　?。?）自舉引導(dǎo)

　　C5410上電復(fù)位后，首先檢查MP/MC狀態(tài)：如果為高電平，說明DSP處于微處理器工作方式，即從外部程序存儲(chǔ)器0FF80H地址開始執(zhí)行用戶程序；若為低電平，說明DSP被設(shè)置為微計(jì)算機(jī)工作方式，從片內(nèi)ROM的0FF80H地址開始執(zhí)行程序。0FF80H地址存放的是中斷向量表，它實(shí)為一條分支轉(zhuǎn)移指令（BD 0F800H），使程序跳轉(zhuǎn)至0F800H執(zhí)行自舉引導(dǎo)程序（Bootloader）。Bootloader是固化在DSP芯片內(nèi)ROM中的一段程序代碼，其功能是將用戶程序從外部加載至片內(nèi)RAM或擴(kuò)展的RAM中，使其高速運(yùn)行。在搬運(yùn)程序之前，Bootloader首先完成初始化工作：使中斷無效，內(nèi)部RAM映射到程序/數(shù)據(jù)區(qū)（OVLY=1），對程序和數(shù)據(jù)區(qū)均設(shè)置7個(gè)等待狀態(tài)等。C5410有以下幾種自舉引導(dǎo)方式：主機(jī)接口HPI、并行口（8/16位）、標(biāo)準(zhǔn)串行口（MCBSP0是16位引導(dǎo)模式，MCBSP2是8位引導(dǎo)模式）以及I/O口（8/16位）自舉引導(dǎo)方式。

　?。?）并行自舉引導(dǎo)

　　這種方式是比較常用的一種，外部存儲(chǔ)器的字寬為8位或16位。在自舉引導(dǎo)時(shí)，通過外部并行接口總線將這些代碼從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間傳送到程序存儲(chǔ)空間，而且可以重新設(shè)置SWWSR及BSCR寄存器的內(nèi)容。并行自舉引導(dǎo)方式首先從地址為0FFFFH的I/O口讀取自舉表首地址的內(nèi)容，如果此內(nèi)容不符合8位或16位的引導(dǎo)方式，就從地址為0FFFFH的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀取，進(jìn)行8位或16位并行自舉引導(dǎo)。所以，在燒寫Flash數(shù)據(jù)的同時(shí)，也要在0FFFFH燒入自舉表的首地址。引導(dǎo)流程如圖2所示。

（3）建立自舉表

　　自舉表內(nèi)容不僅包括欲加載的各段代碼，而且包括各段代碼長度、各代碼段存放的目標(biāo)地址、程序入口地址等信息。若要完成自舉引導(dǎo)功能，必須建立正確的自舉表。自舉表可以由hex500格式轉(zhuǎn)換器自動(dòng)生成；也可以手動(dòng)建立自舉表，就是把被燒寫的程序直接放在燒寫程序中，根據(jù)被燒寫程序的相關(guān)信息手動(dòng)建立自舉表。

3 C5410 燒寫Flash和并行自舉引導(dǎo)

　　下面通過一個(gè)Flash燒寫實(shí)例，介紹怎樣將用戶程序燒寫進(jìn)Flash，以及怎樣手動(dòng)建立自舉表，并且脫離仿真器以并行自舉引導(dǎo)方式使用戶程序獨(dú)立運(yùn)行。被燒寫和燒寫程序如下：

　　.title "FLASH"

　　.mmregs

SWCR .set 002BH

TEMP .set 0060H

　　.data

　　.sect ".BOOT"

　　.label BOOTTABLE ; 自舉表開始

　　.word 10AAH ; 16位自舉標(biāo)記

　　.word 7FFFH ; 7個(gè)等待周期（SWWSR）

　　.word 0F000H ; 塊轉(zhuǎn)換寄存器（BSCR）

　　.word 0000h ; 程序入口XPC

　　.word 0200h ; 程序入口地址（MAIN_START）

　　.word LOADEND - LOADSTART

　　; 程序塊長度（0116H）

　　.word 0000h ; 存放目標(biāo)XPC

　　.word 0100h ; 存放目標(biāo)地址

LOADSTART: ;中斷向量表開始地址

　　.copy "vector.asm";復(fù)位處跳轉(zhuǎn)MAIN_START

MAIN_START: ;被燒寫的主程序

　　STM #0F7h,SP

　　STM #012Ch,PMST

　　;IPTR=01(中斷向量指針為100,指向目標(biāo)地址),MP/MC=0,OVLY=1,AVIS=0,DROM=1, CLKOFF=1

LOOPF:RSBX XF ;XF置低

　　CALL DELAY ;延時(shí)

　　SSBX XF ;XF置高

　　CALL DELAY

　　B LOOPF

DELAY:PSHM AR6

　　STM #0090H,AR6

DELAY_LOOP:

　　RPT #0FF0h

　　NOP

　　BANZ DELAY_LOOP,*AR6-

　　POPM AR6

　　RET

LOADEND ; 被燒寫的程序結(jié)束

　　.space 20h

　　.mmregs

　　.label FINDTABLE

　　.word 8000h

　　.text

ERASE_WRITE_Flash: ;燒寫程序開始

　　STM #0FFA0H,PMST

　　STM #07FFFH,SWWSR

　　STM #0FFFFH,SWCR

　　_RESETFlash ; Flash復(fù)位

　　_ERASEFlash ;擦除Flash

WRIFlashSTART: ;開始編程Flash

　　SSBX SXM

　　RSBX OVM

　　_RESETFLASH ; Flash復(fù)位

　　STM #8000H,AR0 ;Flash起始地址8000H

　　STM BOOTTABLE,AR5 ;被燒寫的源地址（自舉

　??；表首地址）

　　STM #( LOADEND- BOOTTABLE),AR4

　　; 寫入011E個(gè)字

WRI_RPT

　　_WRITEFlash *AR0,*AR5 ;調(diào)入編程宏

　　LD *AR0+,A

　　LD *AR5+,A ;完成AR0和AR5地址自動(dòng)加1

　　BANZ WRI_RPT,*AR4-

　　STM #0FFFFH,AR0; AR0指向數(shù)據(jù)空間的FFFF

　??；地址

　　STM FINDTABLE,AR5

　　_WRITEFlash *AR0,*AR5 ; 向數(shù)據(jù)空間的FFFF

；地址寫入自舉表的首地址8000H

ENDD: NOP

　　B ENDD

　　.end

　　被燒寫的主程序是從MAIN_START開始，一直到LOADEND。程序的主要功能是不斷改變XF引腳的狀態(tài)。LOADSTART是中斷向量文件（vector.asm）的開始，在中斷復(fù)位（RESET）處放入一條跳轉(zhuǎn)到MAIN_START指令（BD MAIN_START）。ERASE_WRITE_FLASH是燒寫程序的開始，只要程序指針（ PC）指向ERASE_WRITE_FLASH，開始運(yùn)行就可以完成對Flash的燒寫操作。從自舉表首地址BOOTTABLE （0F8H）到LOADEND（0216H）存放的數(shù)據(jù)就是要寫入Flash的內(nèi)容，從LOADSTART到LOADEND的數(shù)據(jù)是DSP自舉程序從Flash搬運(yùn)到片內(nèi)RAM的程序，具體如下：

00F8H: BOOTTABLE ; 自舉表開始

0100H: LOADSTART ;中斷向量表首地址

0100H: RESET :BD MAIN_START

... ;中斷向量表的內(nèi)容

0178H: RESERVED

0200H: MAIN_START

... ;主程序

0216H: LOADEND

　　被燒寫的程序只需一個(gè)段，根據(jù)以上信息就可以完成自舉表的內(nèi)容，如表3所列。

表1 自舉表

　　整個(gè)并行自舉引導(dǎo)過程為：C5410上電復(fù)位后，判斷MP/MC=0 處于微計(jì)算機(jī)工作方式，從片內(nèi)ROM的0FF80H處執(zhí)行中斷向量表的分支轉(zhuǎn)移指令（BD 0F800H），使程序跳轉(zhuǎn)至0F800H處執(zhí)行自舉引導(dǎo)程序。自舉引導(dǎo)程序完成初始化后，讀取數(shù)據(jù)空間的0FFFFH地址的內(nèi)容，找到自舉表首地址8000H，從8000H處開始讀取內(nèi)容。首先，是16位自舉標(biāo)記（10AA）。然后分別是寄存器SWWSR及BSCR的內(nèi)容，程序入口地址、代碼段長度、存放代碼段的目標(biāo)地址等信息。最后，根據(jù)這些信息把Flash的8008H到811EH的程序搬運(yùn)到片內(nèi)RAM的100H開始的地址中，跳轉(zhuǎn)至片內(nèi)RAM 100H、即PC為100H、XPC為0，開始執(zhí)行用戶程序，完成用戶程序的并行自舉過程。

結(jié) 語

　　把程序燒寫入Flash后，復(fù)位C5410，使其處于微計(jì)算機(jī)工作方式；使用示波器測試XF引腳，觀察程序運(yùn)行正確與否。通過上述方法可完成C5410對Am29LV200B Flash 的燒寫，很好地實(shí)現(xiàn)了C5410上電后的用戶程序自舉引導(dǎo)功能。