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          DSP引導(dǎo)功能的使用

          ——
          作者:劉飛 周偉 時間:2006-12-06 來源:21ic中國電子網(wǎng) 收藏

          引言

          TI公司的高速數(shù)字信號處理器系列支持并行處理,采用甚長指令字(VLIW)體系結(jié)構(gòu),內(nèi)部設(shè)置有8個功能單元(兩個乘法器和6個ALU),8個功能單元可并行操作,最多可以在一個周期內(nèi)同時執(zhí)行八條32位指令。指令操作為“流水線”工作方式。應(yīng)用高性能可以大大提高數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用系統(tǒng)的性能,能快速完成濾波、卷積、FFT等數(shù)字信號處理或進行更復(fù)雜的運算,在現(xiàn)代信號數(shù)字化處理中有很好的應(yīng)用前景。

          由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的差異,系列與TMS320C54系列的引導(dǎo)方式有很大差別。在開發(fā)應(yīng)用系列時,許多開發(fā)者,尤其是初涉及者對DSP 的實現(xiàn)有些困難,花費許多時間和精力摸索。筆者結(jié)合開發(fā)實例,介紹了實現(xiàn)外部存儲器引導(dǎo)的具體方法。

          DSP的引導(dǎo)過程

          DSP系統(tǒng)的引導(dǎo)(BOOT)是指系統(tǒng)加電或復(fù)位時,DSP將一段存儲在外部的非易失性存儲器的程序代碼通過DMA方式拷貝到內(nèi)部的高速內(nèi)存中運行。這樣既能擴展DSP有限的存儲空間,又能充分發(fā)揮DSP內(nèi)部資源的效能。用戶的代碼也可以通過掩膜方式寫入到DSP內(nèi)部ROM中,但這樣受容量和價格的限制,且不便于擴展和升級。

          DSP的引導(dǎo)過程如下:

          1) DSP復(fù)位后,通過DMA方式將外部CE1空間的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部程序空間地址0處,讀入數(shù)據(jù)的多少因芯片而異(TMS320C6712一次只拷貝1KB)。

          2) DSP推出復(fù)位狀態(tài),開始執(zhí)行內(nèi)部程序空間地址0處的程序,這段程序先將外部主程序數(shù)據(jù)讀入到DSP內(nèi)部程序空間相應(yīng)地址,然后跳轉(zhuǎn)到主程序運行。

          第一步是由芯片自動完成,關(guān)鍵是第二步:用戶需要編寫相應(yīng)的匯編程序,實現(xiàn)二次引導(dǎo),即用戶主程序的裝載。

          引導(dǎo)失敗的原因分析

          (1)鏈接命令文件(.cmd)文件

          鏈接命令文件定義了鏈接的參數(shù),描述系統(tǒng)生成的可執(zhí)行代碼各段的段名及映射到目標板的物理空間。當這些段的起始地址或段的長度編寫錯誤時,引導(dǎo)程序就可能發(fā)生錯誤。

          (2)可執(zhí)行代碼的二進制文件格式

          用戶的程序在CCS開發(fā)環(huán)境下編譯生成COFF文件格式,仿真過程中可以直接加載COFF文件運行。但當調(diào)試仿真通過后,目標板要脫離CCS環(huán)境獨立運行時,可執(zhí)行代碼就需要轉(zhuǎn)換為二進制文件格式,保存在目標板的外部存儲器上。轉(zhuǎn)換時需要使用正確的配置文件。

          (3)目標板的硬件電路(引導(dǎo)模式,系統(tǒng)時鐘)

          目標板的硬件電路也會影響引導(dǎo)程序的正常運行,如設(shè)置的引導(dǎo)模式與實際的外部存儲器不符,系統(tǒng)時鐘電路不工作,復(fù)位信號恒有效等。

          下面結(jié)合TMS320C6212的開發(fā)實例,具體介紹外部存儲器引導(dǎo)的實現(xiàn)。

          實例

          TMS320C6212是TMS320C6201的簡化版芯片,內(nèi)部資源相對較少,工作頻率相對較低,但其價格低廉,具有很高的性能價格比。TMS320C6212的工作頻率可達150MHz,最高處理能力為900MIPS,很適合中小型系統(tǒng)開發(fā)。

          由于FLASH是一種高密度、非易失的電擦寫存儲器,系統(tǒng)采用FLASH作為外部存儲器。除了專用的硬件編程器可以把二進制代碼寫入FLASH中,還可以利用DSP的調(diào)試系統(tǒng),通過軟件編程寫入。DSP與FLASH的接口連接如圖1所示。


                DSP與FLASH的接口連接

           系統(tǒng)工程在CCS開發(fā)環(huán)境下使用C語言編程,這樣可以縮短開發(fā)周期,提高工作效率,并具有移植性好的優(yōu)點。引導(dǎo)工程的文件流程如圖2所示。

                 引導(dǎo)工程的文件流程

          (1) 中斷向量表 vectors.asm

          中斷向量表缺省保存在DSP芯片內(nèi)部RAM的0地址開始的0x200字節(jié)空間,上電或復(fù)位后,芯片自動運行復(fù)位中斷。因此,復(fù)位中斷向量設(shè)置為引導(dǎo)程序(_boot)的入口地址,引導(dǎo)程序的主體在boot.asm中定義。部分程序如下:

          .ref _boot ;調(diào)用引導(dǎo)程序
          .sect “.vectors” ;段聲明
          RESET_RST: ;復(fù)位中斷向量
          mvkl .S2 _boot, B0 ;裝載引導(dǎo)程序地址
          mvkh .S2 _boot, B0
          B .S2 B0 ;跳轉(zhuǎn)到引導(dǎo)程序執(zhí)行
          NOP 5

          (2) 自引導(dǎo)的匯編程序 boot.asm

           自引導(dǎo)匯編程序主要是配置基本的寄存器,并將保存在外部FLASH中的二進制程序拷貝到DSP內(nèi)部的RAM中再執(zhí)行。由于TMS320C6712自動拷貝1KB,因此起始地址是從0x400開始,匯編程序如下:

          .sect “.boot_load” ;定義數(shù)據(jù)段
          .ref _c_int00 ;聲明外部函數(shù)
          .global _boot ;定義全局函數(shù)
          _boot:
          ;先設(shè)置控制寄存器,如EMIF_GCR等,(略)
          ;拷貝FLASH中的程序到DSP內(nèi)部RAM
          mvkl 0x00000400, A4 ;A4為RAM地址指針
          || mvkl 0x90000400,

          B4 ;B4為FLASH地址指針
          mvkh 0x00000400, A4
          || mvkh 0x90000400, B4
          zero A1 ;A1用作計數(shù)器
          _boot_loop: ;DSP開始讀取FLASH中程序
          ldb *B4++, B5
          mvkl 0x0000F200, B6 ;B6為需要拷貝的字節(jié)數(shù)
          add 1, A1, A1
          || mvkh 0x0000F200, B6
          cmplt A1, B6, A0
          nop
          stb B5, *A4++
          [B0] b _boot_loop
          nop 5
          mvkl .S2 _c_int00, B0 ;循環(huán)結(jié)束后,跳轉(zhuǎn)到主函數(shù)main執(zhí)行
          mvkh .S2 _c_int00, B0
          B .S2 B0
          Nop 5

          (3) 主程序 main.c

          主程序是DSP要實現(xiàn)具體功能的主體,其定義的主函數(shù)main()經(jīng)編譯后在函數(shù)_c_int00中調(diào)用,因此在上面的引導(dǎo)程序結(jié)束時,將跳轉(zhuǎn)到函數(shù)_c_int00,即主函數(shù)main執(zhí)行。

          (4) 鏈接命令程序 link.cmd

          鏈接命令程序用于定義系統(tǒng)各存儲器的地址及大小,并分配編譯后各段到相應(yīng)的存儲空間,link.cmd內(nèi)容如下:

          -c
          -lrts6201
           
          .lib
          MEMORY
          {
          vecs: o = 00000000h =00000200h
          BOOT_RAM: o = 00000200h l = 00000200h
          IRAM: o = 00000400h l = 0000c400h
          CE0: o = 80000000h l = 01000000h
          CE1: o = 90000000h l = 00100000h
          }
          SECTIONS
          {
          .vectors > vecs fill = 0
          .boot_load > BOOT_RAM fill = 0
          .text > IRAM fill = 0
          .stack > IRAM fill = 0
          .bss > IRAM fill = 0
          .cinit > IRAM fill = 0
          .far > IRAM fill = 0
          .sysmem > IRAM fill = 0
          .cio > IRAM fill = 0
          }

          (5) 轉(zhuǎn)換命令程序 convert.cmd

          上面的工程文件經(jīng)CCS系統(tǒng)編譯、匯編后生成可執(zhí)行COFF文件(.out),它需要轉(zhuǎn)換為二進制文件,再寫入到FLASH中。CCS開發(fā)系統(tǒng)帶有轉(zhuǎn)換程序:

          hex6x.exe 將可執(zhí)行COFF文件(.out)轉(zhuǎn)換為十六進制文件(.hex)
          hex2bin.exe將十六進制文件(.hex)轉(zhuǎn)換為二進制文件(.bin)

          命令行的格式為:

          hex6x.exe convert.cmd
          hex2bin.exe mboot
          其中convert.cmd內(nèi)容如下:
          mboot.out ;輸入文件名 .out 格式
          -x
          -map mboot.map ;生成映射文件
          -image
          -memwidth 8 ;內(nèi)存的位寬
          -o mboot.hex ;輸出文件名 .hex格式
          ROMS
          {
          FLASH: org = 0, len = 0x10000, romwidth = 8
          }

          結(jié)束語

          綜上所述,實現(xiàn)TMS320C6712的外部內(nèi)存自引導(dǎo)并不復(fù)雜,關(guān)鍵是要理解芯片的自引導(dǎo)過程和程序匯編后各部分的作用,配置好引導(dǎo)代碼段和程序代碼段的實際物理地址,并且正確地初始化相應(yīng)的寄存器和變量。

          參考文獻

          1 任麗香,馬淑芬,李方慧. TMS320C6000系列DSP的原理與應(yīng)用. 電子工業(yè)出版社, 2000
          2 Texas Instrument. TMS320C6x Assembly Language Tools User's Guide. Texas Instrument, 2000
          3 Texas Instrument. TMS320C6000 Code Composer Studio Tutorial. Texas Instrument, 2000
          4 Texas Instrument. TMS320C62xx Peripherals Reference Guide. Texas Instrument, 2000
          5 Texas Instrument. TMS320C62xx Programmer's Guide. Texas Instrument, 2000



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