DSP器件的现场可编程技术

DSP问世以来，以其强大的功能、合理的价格已经被设计者广泛应用。但不同于FPGA器件的是，DSP并不是为现场可编程而开发的，因此，在嵌入了DSP器件的产品中，如果需要对产品性能进行升级而需要升级程序时，往往会由于现场可编程能力缺乏，而给用户造成麻烦。本文以TI公司的54系列DSP为例，通过对DSP开发过程的分析和代码生成机理的深入研究，找到了一种对DSP器件进行现场编程的方法。 1 54x DSP的开发 CCS集成开发环境是TI公司针对其全系列DSP开发的仿真编译器，可开发目前TI公司几乎所有类型的DSP芯片。在CCS集成开发环境下，54x DSP的开发一般分为以下几个步骤：程序编写、程序编译、COFF文件生成、仿真运行、HEX文件生成、程序存储器烧写和上机运行等，具体流程如图1所示。 在源程序正确的情况下，可编译生成COFF(common()bject File Format)文件，其后缀为.out，可用于进行硬件仿真运行，但不能直接作为程序烧写。如果要将程序写入DSP的外部程序存储器，首先要根据.out文件生成HEX文件。 HEX文件的生成需要调用专用的生成程序HEX500，在WIN32环境下执行HEX500*．cmd命令，生成需要的*．hex文件。按照命令文件*．cmd中的选项，可设置存储器的类型、位数、起始地址，程序的人口地址、引导方式和hex文件的格式等。下面是一段用串口对8位串行EOPROM进行引导的命令文件的例子。 123．out ／*输入文件名*／ -i ／*INTEL格式*／ -map 123．mxp -o 123．hex ／*输出文件名*／ -memwidth 8 ／*8位存储器*／ -romwidth 8 ／*输出文件为字节*／ -bcrotorg 0x0000 ／*外部存储器开始地址*／ -bootorg serial ／*串口装载*／ -e_main ／*主程序人口*／ SECTI()NS {.text;boot } ／*整个程序作为一段引导*／ 2 HEX文件 CCS的编译器和链接器生成COFF目标文件。COFF目标文件是二进制格式，有利于模块化编程和更高效的程序片断和目标系统存储器管理。但是大多数的编程器不接受COFF文件。可以用HEX转化程序将其转换为以下5种标准的ASCII十六进制格式： ◇ASCII-HEX，支持16位地址} ◇扩展的TeKtronix; ◇Intel MCS-86; ◇Motorola-s，支持16位、24位、32位地址； ◇TI Tagged，支持16位地址。 仍然用前面的例子，命令文件生成的HEX文件片断如图2所示(用UltraEdit-32打开)。 在命令文件中，也可以根据具体应用情况的不同规定不同的参数，例如，当使用并行存储器作为程序存储器时，则引导装载命令就要改为parallel。具体参数设置见参考文献[1]。 3 硬件编程接口 为仿真调试的方便，54x DSP器件都具有仿真编程用的JTAG接口，其引脚定义如图3所示。 通过JTAG口，可以与DSP建立通信联系，并通过特定的程序，控制DSP的内部单元，让DSP执行预定的操作.这是DSP实现现场可编程的硬件基础，如图4所示。 4 现场可编程的实现方法 由于DSP的程序一般存储在外部存储器之中，因此，现场可编程的实现就是要将新程序通过DSP写入存储器。在以前，由于存储器的烧写电压普遍高于其工作电压，只能通过编程器烧写.随着技术的发展，现在许多E2PROM、Flash存储器等都可进行电擦写，擦写电压和工作电压一致，因此完全可以进行工作电压下的编程。 对DSP进行现场编程，需要用到的器材有计算机和DSP仿真器；需要用到的软件有CCS集成开发平台、UltraEdit-32程序和DSP现场编程程序。具体操作步骤如下： ①在CCS集成开发环境下，将程序编译完成，并在目标板上运行通过。 ②打开程序存储器窗口，根据程序的起始、结束地址，将整个程序代码存储为一个数据文件(dat文件)。 ③生成hex文件。 ④用UltraEdit-32程序打开hex文件，找出程序人口值和程序长度值以及程序开始地址值. ⑤调入烧写程序，并装载入系统芯片. ⑥将程序入口值、程序长度值、程序开始地址值填人现场编程程序中并编译通过。 ⑦将存储的程序代码调入数据空间的适当位置(存放位置自定)。 ⑧运行现场编程程序，通过DSP将代码写入外部程序存储器。 以上步骤仅在编程开始时进行，一旦编程开始，就可以连续对多个器件现场编程。 DSP现场编程程序的编制也很简单。下面的参考程序是根据前面的命令文件参数编写的，并经仿真验证通过。设定Mc%26;#183;BSP2口以SPI方式引导串行E2PROM。 ．text …… ；McBSP2口SPI初始化，主动方式 STM #1000H，ARl;从1000H开始10个字为程序 ;代码前的数据 ST #08AAH，* ARl+ ；引导头 ST #0018H，* ARl+ ST #O003H，* ARl+ ST #0800H，* ARl+ ST #D010H，* ARl+ ；不重要 ST #000lH，* ARl+ ST #0C428H，* ARl+ ；主程序人口为1C428H ST #2340H，* ARl+ ；程序代码总字数2340H ST #000lH，* ARI+ ST #0C000H，* ARl+；程序开始地址1C000H STM #(1000H+0AH+2340H)，ARl ST #O，* ARl；最后放结束标志#0000H STM #O，ADDRESS ；地址寄存器清零 STM #1000H，AR2 ；程序代码开始地址 STM #(0AH+2340H+1)，BRC RPTB LOOP ；写循环 LDM ADDRESS,A SFTL A,-8 AND #OOFFH,A OR #0200H,A STLM A，AR3 ；写指令+地址高位 LDM ADDRESS,A SFTL A，8 AND #OFF00H,A LD * AR2,B SFTL B．-8 AND #0FFH，B ADD B．A STLM A，AR4 ；地址低位+数据字节 LDM ADDRESS．A ADD #1．A STLM A,ADDRESS ；E2PROM地址+1 CALL WRITE ；写E2PROM子程序 LDM ADDRESS，A SFTL A，-8 AND #00FFH，A OR #0200H,A STLM A，AR3 ；写指令+地址高位 LDM ADDRESS，A SFTL A，8 AND #0FFOOH，A LD *AR2+．B；程序代码地址+1 AND #0FFH，B ADD B．A STLM A，AR4 ；地址低位+数据字节 LDM ADDRESS，A ADD #1，A STLM A,ADDRESS ；EOPROM地址+1 CALL WRITE；写EOPROM子程序 LOOP：NOP ．end 结 语 本文介绍的DSP现场可编程方法，经实际应用效果良好，其方便灵活的特点增强了现场处理问题的能力。由于其完全由软件实现，因此这种方法同样也适用于其他品牌的DSP产品。