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DSP外掛Flash在系統(tǒng)編程及并行引導(dǎo)裝載方法
摘要：詳細(xì)介紹了TMS320VC5402外掛程序存儲(chǔ)器的在系統(tǒng)編程技術(shù)和方法，結(jié)合實(shí)例給出了創(chuàng)建系統(tǒng)引導(dǎo)表的具體步驟，并在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)敘述了ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的并行１６位引導(dǎo)裝載方法。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有較大的靈活性和良好的可擴(kuò)展性。關(guān)鍵詞：DSPTMS320VC5402FLASHSST39VF400A在系統(tǒng)編程引導(dǎo)裝載
ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２(以下簡(jiǎn)稱Ｃ５４０２)是ＴＩ公司的一款性價(jià)比極好的１６位定點(diǎn)ＤＳＰ芯片。由于Ｃ５４０２內(nèi)部只有１６Ｋ×１６位ＲＡＭ和４Ｋ×１６位掩膜ＲＯＭ，用戶程序必須存放在外掛的程序存儲(chǔ)器中。對(duì)程序存儲(chǔ)器的編程（即離線編程）通常是通過通用編程器完成的，即用戶將要寫入的程序轉(zhuǎn)換成編程器能夠接收的格式，再通過編程器寫入存儲(chǔ)器中。隨著芯片制造工藝的不斷提高，芯片集成度越來越高，存儲(chǔ)器正在向小型化、貼片式發(fā)展，從而使表面封裝或ＰＬＣＣ封裝的存儲(chǔ)器難以利用編程器編程。目前普遍采用的在系統(tǒng)編程ＩＳＰ（ＩｎＳｙｓｔｅｍＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）技術(shù)不需要編程器，通過系統(tǒng)的ＤＳＰ可直接對(duì)用戶板上的存儲(chǔ)器編程，這樣不僅節(jié)省了通用編程器及適配器的費(fèi)用，還減少了頻繁插拔存儲(chǔ)器的麻煩，從而大量節(jié)省了系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間，滿足了用戶程序在線更新的要求。外掛的程序存儲(chǔ)器通常選用容量大、存儲(chǔ)速度快、功耗低、性價(jià)比高的ＦＬＡＳＨ存儲(chǔ)器。
由于ＤＳＰ仿真軟件編譯鏈接后生成的是二進(jìn)制的ＣＯＦＦ格式文件，不能直接寫入ＦＬＡＳＨ中，還需通過Ｈｅｘ轉(zhuǎn)換工具將ＣＯＦＦ目標(biāo)文件轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的ＡＳＣＩＩ碼十六進(jìn)制格式（即Ｈｅｘ格式）。對(duì)于離線編程，只需將這種Ｈｅｘ文件直接作為編程器的輸入，即可寫入ＦＬＡＳＨ；而在系統(tǒng)編程，則是利用系統(tǒng)本身的ＤＳＰ，通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)整個(gè)燒寫過程。因此，如何對(duì)ＦＬＡＳＨ進(jìn)行燒寫是整個(gè)在系統(tǒng)編程的一個(gè)關(guān)鍵。本文以一片Ｃ５４０２外掛一片ＦＬＡＳＨ存儲(chǔ)器構(gòu)成的最小系統(tǒng)為實(shí)例，介紹采用Ｃ語(yǔ)言編寫ＦＬＡＳＨ燒寫程序，并通過ＤＳＰ將用戶程序代碼寫入ＦＬＡＳＨ，從而實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程。
１ＤＳＰ與ＦＬＡＳＨ構(gòu)成的最小系統(tǒng)
本系統(tǒng)的ＦＬＡＳＨ存儲(chǔ)器選用ＳＳＴ公司的ＳＳＴ３９ＶＦ４００Ａ，用作ＤＳＰ的數(shù)據(jù)空間。ＦＬＡＳＨ的片選信號(hào)／ＣＥ由ＤＳＰ的數(shù)據(jù)空間選擇信號(hào)／ＤＳ和存儲(chǔ)器選通信號(hào)／ＭＳＴＲＢ產(chǎn)生，讀使能信號(hào)／ＯＥ和寫使能信號(hào)／ＷＥ由ＤＳＰ的讀寫脈沖信號(hào)Ｒ／Ｗ和／ＤＳ、／ＭＳＴＲＢ組合產(chǎn)生。ＦＬＡＳＨ的地址線Ａ０～Ａ１５和ＤＳＰ的Ａ０～Ａ１５直接相連，Ａ１６和Ａ１７接地。由于ＤＳＰ數(shù)據(jù)空間００００Ｈ～３ＦＦＦＨ為存儲(chǔ)器映象寄存器、暫存器和片內(nèi)ＲＡＭ，對(duì)外部ＦＬＡＳＨ來講是不可見的，所以ＦＬＡＳＨ可操作的地址范圍為４０００Ｈ～０ＦＦＦＦＨ。設(shè)用戶程序從ＦＬＡＳＨ中８０００Ｈ單元開始存放，則系統(tǒng)上電時(shí)引導(dǎo)程序就從數(shù)據(jù)空間的８０００Ｈ單元開始搬運(yùn)數(shù)據(jù)到ＤＳＰ內(nèi)部ＲＡＭ指定區(qū)域，引導(dǎo)完畢后即跳轉(zhuǎn)到ＲＡＭ中程序入口地址運(yùn)行用戶程序。
２ＳＳＴ３９ＶＦ４００Ａ的在系統(tǒng)編程
２．１芯片簡(jiǎn)介及常用命令
ＳＳＴ３９ＶＦ４００Ａ是ＳＳＴ公司的２５６Ｋ×１６位ＦＬＡＳＨ存儲(chǔ)器，工作電壓３．３Ｖ、擦寫壽命１０００００次，訪問時(shí)間７０～９０ｎｓ。用戶只需向其特定地址寫入特定的指令序列，那么通過這些命令用戶即可啟動(dòng)內(nèi)部寫狀態(tài)機(jī)，從而使其自動(dòng)完成指令序列要求的內(nèi)部操作，其中包括：復(fù)位、整片擦除、塊擦除、扇區(qū)擦除、操作字寫入等。
２．２ＳＳＴ３９ＶＦ４００Ａ編程操作
對(duì)采用在系統(tǒng)編程的ＦＬＡＳＨ存儲(chǔ)器，整個(gè)編程過程由用戶控制，因此用戶必須了解ＦＬＡＳＨ存儲(chǔ)器的各狀態(tài)位，以便知道編程或擦除是否結(jié)束。ＳＳＴ３９ＶＦ４００Ａ內(nèi)部提供兩種軟件檢查方法：檢查狀態(tài)位Ｄａｔａ＃Ｐｏｌｌｉｎｇ（ＤＱ７）和ＴｏｇｇｌｅＢｉｔ（ＤＱ６）。現(xiàn)以檢查ＴｏｇｇｌｅＢｉｔ（ＤＱ６）位為例來具體說明ＳＳＴ３９ＶＦ４００Ａ的編程及檢查機(jī)制。ＳＳＴ３９ＶＦ４００Ａ在進(jìn)行內(nèi)部編程或擦除時(shí)，對(duì)任何地址進(jìn)行連續(xù)讀取都會(huì)引起ＤＱ６的跳變，當(dāng)操作停止就會(huì)結(jié)束跳變。因此可以通過連續(xù)兩次讀取檢查ＤＱ６的變化情況來判斷編程擦除操作是否完成。單字編程及檢查流程如圖１所示(其中ＷＡ為要寫入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地址)。
３Ｃ５４０２的并行引導(dǎo)裝載
通過在系統(tǒng)編程操作可以實(shí)現(xiàn)將用戶程序代碼寫入ＦＬＡＳＨ。如何確定ＦＬＡＳＨ中用戶程序代碼的存放格式并正確地引導(dǎo)裝載以實(shí)現(xiàn)脫機(jī)運(yùn)行，則是整個(gè)在系統(tǒng)編程的重點(diǎn)之處。在Ｃ５４０２的五種引導(dǎo)方式中，并行引導(dǎo)是ＤＳＰ系統(tǒng)最常用最簡(jiǎn)單的引導(dǎo)方式。下面介紹Ｃ５４０２的并行１６位引導(dǎo)裝載方法。
３．１引導(dǎo)過程簡(jiǎn)介
為了正確引導(dǎo)用戶程序，必須編制引導(dǎo)表，引導(dǎo)表要告訴引導(dǎo)程序采用何種引導(dǎo)方式、程序入口地址、各段的目標(biāo)首地址和長(zhǎng)度等。引導(dǎo)表的數(shù)據(jù)格式是由鏈接配置文件和ＨＥＸ轉(zhuǎn)換配置文件決定的，鏈接配置文件定義各段存放的首地址和長(zhǎng)度，而ＨＥＸ轉(zhuǎn)換配置文件則定義引導(dǎo)方式、程序入口地址和引導(dǎo)表在外部存儲(chǔ)器中存放的首地址。引導(dǎo)程序可以從地址為０ＦＦＦＦＨ單元的Ｉ／Ｏ端口或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器取得引導(dǎo)表的起始地址。本文介紹的是并行引導(dǎo)方式
，引導(dǎo)過程如下：引導(dǎo)程序先從外部數(shù)據(jù)空間的０ＦＦＦＦＨ單元（即ＦＬＡＳＨ的０ＦＦＦＦＨ單元）讀取引導(dǎo)表起始地址，然后從該起始地址讀取引導(dǎo)標(biāo)識(shí)。若為０８ＡＡＨ則為并行８位引導(dǎo)方式；若不是再?gòu)钠鹗嫉刂返南乱粏卧x取內(nèi)容，看由此兩單元內(nèi)容組成的１６位字是否為１０ＡＡＨ，若是則為并行１６位引導(dǎo)方式。最后從引導(dǎo)表指定的地址搬運(yùn)各段代碼到片內(nèi)ＲＡＭ對(duì)應(yīng)的地址，搬運(yùn)完畢后即從程序入口地址執(zhí)行用戶程序。由此可見，引導(dǎo)表的編制是引導(dǎo)過程的關(guān)鍵。下面結(jié)合實(shí)例具體介紹引導(dǎo)表的形成和裝載過程（設(shè)用戶程序?yàn)闇y(cè)試指示燈的程序，源文件為ｍａｉｎ．ａｓｍ和ｖｅｃｔｏｒｓ．ａｓｍ?源代碼省略）。
３．２鏈接配置文件編寫
（文件名為ＴｅｓｔＬｅｄＬｉｎｋ．ｃｍｄ）
ＭＥＭＯＲＹ{
ＰＡＧＥ０:
ＶＥＣ:ｏｒｇ＝０１００ｈ,ｌｅｎ＝００８０ｈ?;中斷向量的首地址和塊長(zhǎng)度
ＣＯＤＥ:ｏｒｇ＝０１８０ｈ,ｌｅｎ＝０Ｆ８０ｈ?;程序塊的首地址和塊長(zhǎng)度
ＰＡＧＥ１:
ＳＴＡＣＫＳ:ｏｒｇ＝１１００ｈ,ｌｅｎ＝０１００ｈ?;堆棧區(qū)的首地址和塊長(zhǎng)度
ＤＡＴＡ:ｏｒｇ＝１２００ｈ,ｌｅｎ＝１０００ｈ?;數(shù)據(jù)塊的首地址和塊長(zhǎng)度
}
ＳＥＣＴＩＯＮＳ{
．ｖｅｃｔｏｒｓ:＞ＶＥＣＰＡＧＥ０?;將中斷向量放入程序頁(yè)的ＶＥＣ區(qū)
．ｔｅｘｔ?＞ＣＯＤＥＰＡＧＥ０?;將程序代碼放入程序頁(yè)的ＣＯＤＥ區(qū)
．ｓｔａｃｋ?＞ＳＴＡＣＫＳＰＡＧＥ１?;將堆棧放入數(shù)據(jù)頁(yè)的ＳＴＡＣＫＳ區(qū)
．ｂｓｓ?＞ＤＡＴＡＰＡＧＥ１?;將未初始化變量放入數(shù)據(jù)頁(yè)的ＤＡＴＡ區(qū)
．ｄａｔａ?＞ＤＡＴＡＰＡＧＥ１?;將初始化數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)頁(yè)的ＤＡＴＡ區(qū)
}
鏈接配置文件寫好后，通過ＤＳＰ仿真軟件ＣＣＳ編譯鏈接即可生成ＴｅｓｔＬｅｄ．ｏｕｔ文件。在匯編時(shí)要注意，不論是ＤＯＳ下的ＡＳＭ５００還是ＷＩＮＤＯＷＳ下的ＣＣＳ都必須加上－ｖ５４８開關(guān)量，否則不能生成正確的引導(dǎo)表。
３．３ＨＥＸ轉(zhuǎn)換配置文件編寫
（文件名為ＴｅｓｔＬｅｄＨｅｘ．ｃｍｄ）
ＴｅｓｔＬｅｄ．ｏｕｔ;轉(zhuǎn)換的文件名，即編譯鏈接后的．ｏｕｔ文件
－ａ?;ＡＳＣＩＩ－ＨＥＸ格式
－ｍａｐＴｅｓｔＬｅｄ．ｍｘｐ?;生成的映射文件名，可不生成該文件
－ｏＴｅｓｔＬｅｄ．ｈｅｘ?;轉(zhuǎn)換后的ＨＥＸ文件名
－ｍｅｍｗｉｄｔｈ１６?;系統(tǒng)存儲(chǔ)器寬度為１６位
－ｒｏｍｗｉｄｔｈ１６?;ＲＯＭ器件寬度為１６位
－ｂｏｏｔ?;將ＣＯＦＦ文件中各段轉(zhuǎn)換為引導(dǎo)表的格式（替代ＳＥＣＴＩＯＮＳ偽指令）
－ｂｏｏｔｏｒｇ０ｘ８０００；引導(dǎo)表放在ＦＬＡＳＨ的８０００Ｈ開始的單元
－ｅ０ｘ０１００?;裝入引導(dǎo)表后程序運(yùn)行的起始地址
ＨＥＸ轉(zhuǎn)換配置文件寫好后，使用ＣＣＳ提供的轉(zhuǎn)換工具ＨＥＸ５００將生成的ＣＯＦＦ目標(biāo)文件ＴｅｓｔＬｅｄ．ｏｕｔ轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的ＡＳＣＩＩ—ＨＥＸ格式的文件ＴｅｓｔＬｅｄ．ｈｅｘ。注意在轉(zhuǎn)換時(shí)一定要把ＴｅｓｔＬｅｄＨｅｘ．ｃｍｄ文件的擴(kuò)展名ｃｍｄ加上。
３．４構(gòu)造引導(dǎo)表并寫入ＦＬＡＳＨ
經(jīng)過ＨＥＸ轉(zhuǎn)換生成的ＴｅｓｔＬｅｄ．ｈｅｘ文件內(nèi)容。
文件開始為ＡＳＣＩＩＳＴＸ字符，結(jié)束為ＡＳＣＩＩＥＴＸ字符，＄Ａ８０００表示引導(dǎo)表存放的首地址，接下來的數(shù)據(jù)就是從８０００Ｈ單元存放的引導(dǎo)表的內(nèi)容，轉(zhuǎn)換后的ＴｅｓｔＬｅｄ．ｈｅｘ文件可直接由編程器燒寫進(jìn)ＦＬＡＳＨ，也可通過在系統(tǒng)編程的方法由上述的ＤＳＰ燒寫程序?qū)戇M(jìn)ＦＬＡＳＨ。執(zhí)行燒寫程序前需要編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的程序?qū)ⅲ龋牛匚募衅鹗挤⑹椎刂贰⒔Y(jié)束符等與引導(dǎo)表無關(guān)的信息去掉，并轉(zhuǎn)換為ＤＳＰ能識(shí)別的文件格式（如．Ｄａｔ），采用．ｃｏｐｙ或．ｉｎｃｌｕｄｅ命令將該文件作為數(shù)據(jù)段嵌入燒寫進(jìn)程序中?同時(shí)注意在ＦＬＡＳＨ的０ＦＦＦＦＨ單元寫入引導(dǎo)表起始地址８０００Ｈ。燒寫ＦＬＡＳＨ后數(shù)據(jù)存放格式。
引導(dǎo)表燒寫進(jìn)ＦＬＡＳＨ后，將ＭＰ／Ｍｃ引腳置低，上電復(fù)位后引導(dǎo)程序就會(huì)自動(dòng)將ＦＬＡＳＨ中的用戶程序搬進(jìn)片內(nèi)ＲＡＭ，搬運(yùn)完畢后即跳轉(zhuǎn)到程序入口地址，高速運(yùn)行用戶程序。
此方法適用于程序代碼小于１６Ｋ的情況，將用戶程序全部導(dǎo)入Ｃ５４０２片內(nèi)ＲＡＭ中即可；當(dāng)用戶程序較大而超過１６Ｋ時(shí)，需要外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器，此時(shí)在引導(dǎo)表中需用到擴(kuò)展的程序計(jì)數(shù)器（ＸＰＣ），來尋址擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)空間。
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