摘 要：详细介绍了TMS320VC5402外挂程序存储器" title="程序存储器">程序存储器的在系统编程" title="在系统编程">在系统编程技术和方法,结合实例给出了创建系统引导表的具体步骤,并在此基础上重点叙述了TMS320VC5402的并行16位引导装载" title="引导装载">引导装载方法。设计的系统具有较大的灵活性和良好的可扩展性。

关键词：DSP TMS320VC5402 FLASH SST39VF400A 在系统编程 引导装载

　　TMS320VC5402(以下简称C5402)是TI公司的一款性价比极好的16位定点DSP芯片。由于C5402内部只有16K×16位RAM和4K×16位掩膜ROM,用户程序必须存放在外挂的程序存储器中。对程序存储器的编程(即离线编程)通常是通过通用编程器" title="编程器">编程器完成的,即用户将要写入的程序转换成编程器能够接收的格式,再通过编程器写入存储器中。随着芯片制造工艺的不断提高,芯片集成度越来越高,存储器正在向小型化、贴片式发展,从而使表面封装或PLCC封装的存储器难以利用编程器编程。目前普遍采用的在系统编程ISP(In System Programming)技术不需要编程器,通过系统的DSP可直接对用户板上的存储器编程,这样不仅节省了通用编程器及适配器的费用,还减少了频繁插拔存储器的麻烦,从而大量节省了系统开发时间,满足了用户程序在线更新的要求。外挂的程序存储器通常选用容量大、存储速度快、功耗低、性价比高的FLASH存储器。

　　由于DSP仿真软件编译链接后生成的是二进制的COFF格式文件,不能直接写入FLASH中,还需通过Hex转换工具将COFF目标文件转换为标准的ASCII码十六进制格式(即Hex格式)。对于离线编程,只需将这种Hex文件直接作为编程器的输入,即可写入FLASH;而在系统编程,则是利用系统本身的DSP,通过软件编程来实现整个烧写" title="烧写">烧写过程。因此,如何对FLASH进行烧写是整个在系统编程的一个关键。本文以一片C5402外挂一片FLASH存储器构成的最小系统为实例,介绍采用C语言编写FLASH烧写程序,并通过DSP将用户程序代码写入FLASH,从而实现在系统编程。

1 DSP与FLASH构成的最小系统

　　本系统的FLASH存储器选用SST公司的SST39VF400A,用作DSP的数据空间。FLASH的片选信号/CE由DSP的数据空间选择信号/DS和存储器选通信号/MSTRB产生,读使能信号/OE和写使能信号/WE由DSP的读写脉冲信号R/W和/DS、/MSTRB组合产生。FLASH的地址线A0～A15和DSP的A0～A15直接相连,A16和A17接地。由于DSP数据空间0000H～3FFFH为存储器映象寄存器、暂存器和片内RAM,对外部FLASH来讲是不可见的,所以FLASH可操作的地址范围为4000H~0FFFFH。设用户程序从FLASH中8000H单元开始存放,则系统上电时引导程序就从数据空间的8000H单元开始搬运数据到DSP内部RAM指定区域,引导完毕后即跳转到RAM中程序入口地址运行用户程序。

2 SST39VF400A的在系统编程

2.1 芯片简介及常用命令

　　SST39VF400A是SST公司的256K×16位FLASH存储器,工作电压3.3V、擦写寿命100 000次,访问时间70～90ns。用户只需向其特定地址写入特定的指令序列,那么通过这些命令用户即可启动内部写状态机,从而使其自动完成指令序列要求的内部操作,其中包括:复位、整片擦除、块擦除、扇区擦除、操作字写入等。

2.2 SST39VF400A编程操作

　　对采用在系统编程的FLASH存储器,整个编程过程由用户控制,因此用户必须了解FLASH存储器的各状态位,以便知道编程或擦除是否结束。SST39VF400A内部提供两种软件检查方法:检查状态位Data# Polling(DQ7)和Toggle Bit(DQ6)。现以检查Toggle Bit(DQ6)位为例来具体说明SST39VF400A的编程及检查机制。SST39VF400A在进行内部编程或擦除时,对任何地址进行连续读取都会引起DQ6的跳变,当操作停止就会结束跳变。因此可以通过连续两次读取检查DQ6的变化情况来判断编程擦除操作是否完成。单字编程及检查流程如图1所示(其中WA为要写入数据的存储地址)。

3 C5402的并行引导装载

　　通过在系统编程操作可以实现将用户程序代码写入FLASH。如何确定FLASH中用户程序代码的存放格式并正确地引导装载以实现脱机运行,则是整个在系统编程的重点之处。在C5402的五种引导方式中,并行引导是DSP系统最常用最简单的引导方式。下面介绍C5402的并行16位引导装载方法。

3.1 引导过程简介

　　为了正确引导用户程序,必须编制引导表,引导表要告诉引导程序采用何种引导方式、程序入口地址、各段的目标首地址和长度等。引导表的数据格式是由链接配置文件和HEX转换配置文件决定的,链接配置文件定义各段存放的首地址和长度,而HEX转换配置文件则定义引导方式、程序入口地址和引导表在外部存储器中存放的首地址。引导程序可以从地址为0FFFFH单元的I/O端口或数据存储器取得引导表的起始地址。本文介绍的是并行引导方式,引导过程如下:引导程序先从外部数据空间的0FFFFH单元(即FLASH的0FFFFH单元)读取引导表起始地址,然后从该起始地址读取引导标识。若为08AAH则为并行8位引导方式;若不是再从起始地址的下一单元读取内容,看由此两单元内容组成的16位字是否为10AAH,若是则为并行16位引导方式。最后从引导表指定的地址搬运各段代码到片内RAM对应的地址,搬运完毕后即从程序入口地址执行用户程序。由此可见,引导表的编制是引导过程的关键。下面结合实例具体介绍引导表的形成和装载过程(设用户程序为测试指示灯的程序,源文件为main.asm和vectors.asm，源代码省略)。

3.2 链接配置文件编写

　　(文件名为TestLedLink.cmd)

　　MEMORY {

PAGE 0：

VEC： org=0100h， len=0080h ；中断向量的首地址和块长度

CODE： org=0180h， len=0F80h ；程序块的首地址和块长度

PAGE 1：

STACKS： org=1100h， len=0100h ；堆栈区的首地址和块长度

DATA： org=1200h， len=1000h ；数据块的首地址和块长度

}

　　SECTIONS {

.vectors：> VEC PAGE 0 ；将中断向量放入程序页的VEC区

.text：> CODE PAGE 0 ；将程序代码放入程序页的CODE区

.stack：> STACKS PAGE 1 ；将堆栈放入数据页的STACKS区

.bss：> DATA PAGE 1 ；将未初始化变量放入数据页的DATA区

.data：> DATA PAGE 1 ；将初始化数据放入数据页的DATA区

}

链接配置文件写好后,通过DSP仿真软件CCS编译链接即可生成TestLed.out文件。在汇编时要注意,不论是DOS下的ASM500还是WINDOWS下的CCS都必须加上-v548开关量,否则不能生成正确的引导表。

3.3 HEX转换配置文件编写

　　(文件名为TestLedHex.cmd)

　　TestLed.out ；转换的文件名,即编译链接后的.out文件

-a 　　　；ASCII-HEX格式

　　-map TestLed.mxp　　　　 ；生成的映射文件名,可不生成该文件

　　-o TestLed.hex ；转换后的HEX文件名

　　-memwidth 16 　　　　 ；系统存储器宽度为16位

　　-romwidth 16 　　　　 ；ROM器件宽度为16位

　　-boot 　 ；将COFF文件中各段转换为引导表的格式(替代SECTIONS伪指令)

　　-bootorg 0x8000 　　　　；引导表放在FLASH的8000H开始的单元

　　-e 0x0100　　　　 ；装入引导表后程序运行的起始地址

　　HEX转换配置文件写好后,使用CCS提供的转换工具HEX500将生成的COFF目标文件TestLed.out转化为标准的ASCII—HEX格式的文件TestLed.hex。注意在转换时一定要把TestLedHex.cmd文件的扩展名cmd加上。

3.4 构造引导表并写入FLASH

　　经过HEX转换生成的TestLed.hex文件内容如表1所示。

　　文件开始为ASCII STX字符,结束为ASCII ETX字符,＄A8000表示引导表存放的首地址,接下来的数据就是从8000H单元存放的引导表的内容,转换后的TestLed.hex文件可直接由编程器烧写进FLASH,也可通过在系统编程的方法由上述的DSP烧写程序写进FLASH。执行烧写程序前需要编写一个简单的程序将.HEX文件中起始符、首地址、结束符等与引导表无关的信息去掉,并转换为DSP能识别的文件格式(如?觹.Dat),采用.copy或.include命令将该文件作为数据段嵌入烧写进程序中，同时注意在FLASH的0FFFFH单元写入引导表起始地址8000H。烧写FLASH后数据存放格式如表2所示。

　　引导表烧写进FLASH后,将MP/Mc引脚置低,上电复位后引导程序就会自动将FLASH中的用户程序搬进片内RAM,搬运完毕后即跳转到程序入口地址,高速运行用户程序。

　　此方法适用于程序代码小于16K的情况,将用户程序全部导入C5402片内RAM中即可;当用户程序较大而超过16K时,需要外扩程序存储器,此时在引导表中需用到扩展的程序计数器(XPC),来寻址扩展的程序存储空间。

参考文献

1 TMS320VC5402 Fixed-Point Signal Processor. Texas　Instruments， 2000.8(SPRS079E)

2 TMS320VC5402 and TMS320UC5402 Bootloader. Texas Instruments Application Report， 2002.3(SPRA618A)

3 SST39VF400A Data Sheet.Silicon Storage TechnologyInc， 2001

4 汪安民. TMS320C54xx DSP 实用技术.北京：清华大学出版社，2002.7

5 刘益成. TMS320C54x DSP 应用程序设计与开发.北京：北京航空航天大学出版社，2002.5