C6202 ROM引导装载方式的研究

摘要：通过使用DMA方式访问程序存储区并实现程序的搬移，克服C6000指令系统的缺陷；并对C6000的Ｃ语言运行环境和仿真器变量初始化过程进行研究，采用自编程自初始化的方法，确保程序加载后能正常运行。 关键词：引导装载 DMA DSP ＤＳＰ系统的引导装载（Ｂｏｏｔｌｏａｄ）是指系统加电时，ＤＳＰ将一段存储在外部的非易失性存储器的代码搬移到内部的高速存储器单元中执行。这样既利用了外部的存储单元扩展ＤＳＰ本身有限的ＲＯＭ资源，又充分发挥了ＤＳＰ内部资源的效能。尽管用户代码可直接掩膜到内部ＲＯＭ中，但一方面受容量和价格的限制，另一方面则不具有扩展性和不易升级。ＦＬＡＳＨ是一种高密度、非易失性的电可擦写存储器，十分适合低功耗、小尺寸和高性能的便携式系统。除了可以采用专用的硬件编程器把代码灌入ＦＬＡＳＨ中，也可以利用现成的ＤＳＰ通过软件编程实现同样的功能，因此对整个系统的软件升级很方便。 图1 C62X方框图 ＴＭＳ３２０Ｃ６０００系列是ＴＭＳ３２０系列产品中的新一代高性能ＤＳＰｓ芯片。由于其结构上（如图１）的特殊性，与Ｃ５４系列的引导方式有很大差别。本文以Ｃ６２０２为例，介绍如何实现ＤＳＰ正常的ＲＯＭ引导。 １ Ｃ６２０２的ＲＯＭ引导模式 Ｃ６２０２有两种存储器映射方式ＭＡＰ０和ＭＡＰ１。通过扩展总线的ＸＤ[４:０]利用上拉／下拉电阻进行复位时的芯片启动模式设置。本文将存储器映射方式设置为ＭＡＰ１，即地址０处的存储器在内部，芯片自加载方式为８ｂｉｔ ＲＯＭ方式，如图２的硬件连接。 设置完芯片加载方式后，ＲＯＭ加载的具体过程是：位于外部ＣＥ１空间的ＲＯＭ（即图２中的ＦＬＡＳＨ）中的程序首先通过ＤＭＡ搬入地址０处，尽管加载过程是在芯片复位信号被释放后才开始的，但是当芯片开始复位时，就开始准备上述传输了。用ＤＭＡ进行的这一加载过程是一个单帧的数据块传输，数据块的大小为６４ＫＢ。ＥＭＩＦ会根据芯片自加载方式的设置将相邻的８ｂｉｔ或１６ｂｉｔ数据合为３２ｂｉｔ指令。传输完成后，ＣＰＵ退出复位状态，开始执行地址０处的指令。 ２ 硬件设计 本文仅给出ＤＳＰ（ＴＭＳ３２０Ｃ６２０２）与一片ＦＬＡＳＨ（ＡＭＤ２９ＶＦ０４０）的连接图，如图２。由ＤＳＰ的相关输出管脚控制ＦＬＡＳＨ的擦除和读写。Ｃ６２０２的ＥＭＩＦ含有四个ＣＥ空间寄存器，由于ＲＯＭ加载程序是从ＣＥ１空间搬入的，因此ＤＳＰ的／ＣＥ１与ＦＬＡＳＨ的片选／ＣＥ相连。图２中只用到ＤＳＰ的低８位数据线，如果自加载方式设置为１６位或３２位，可以通过ＤＳＰ最低两位ＥＡ１和ＥＡ０的译码ＢＥ[３:０]片选，或者选用１６ｂｉｔ或３２ｂｉｔ的ＦＬＡＳＨ。 ３ 软件设计 由于Ｃ６０００的特殊结构，可以实现８条并行指令同时执行，除非对硬件结构非常了解的专业人员，才能充分利用硬件资源，将汇编语言的高效率发挥出来。若对实时性要求不是很高，采用Ｃ语言编程完全可以满足需要，且Ｃ６０００的优化器优化效率很高。这样可以降低编程工作量，缩短开发周期，可移植性好。本文以通用的Ｃ语言编程为例，介绍ＤＳＰ对ＦＬＡＳＨ编程以实现正常的ＲＯＭ引导。 ３．１ 系统初始化 在运行Ｃ语言前，必须建立Ｃ运行时间环境（Ｃ ｒｕｎｔｉｍｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ），确保Ｃ程序的正常运行。运行时间支持源程序库（ｒｕｎｔｉｍｅ－ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｏｕｒｃｅ ｌｉｂｒａｒｙ）ｒｔｓ．ｓｒｃ包含一个ｂｏｏｔ．ａｓｍ模块可以实现此功能。在连接器命令中使用－ｃ或－ｃｒ选项，且将ｒｔｓ６２００．ｌｉｂ作为其中一个连接文件，连接器自动调用ｂｏｏｔ．ａｓｍ模块产生ｃ＿ｉｎｔ００函数。在硬件复位中断产生以及系统工作时，先执行此函数。 函数ｃ＿ｉｎｔ００完成下面三个初始化任务： （１）建立堆栈并初始化堆栈指针； （２）初始化全局变量； （３）运行主函数。 ３．２ 初始化变量 在程序运行前，全局变量必须初始化。编译器建立了．ｃｉｎｉｔ段用来初始化全局变量和静态变量。 ３．２．１ ．ｃｉｎｉｔ段 在．ｃｉｎｉｔ段内有不同长度的初始化记录，每一个必须初始化的变量在．ｃｉｎｉｔ段内都有一个对应的记录。如图３。 每个记录包含三部分：需要被初始化的变量的长度、变量的地址和变量初始值。 ３．２．２ 运行时初始化变量 若在连接器中使用－ｃ选项，则在程序开始运行时，函数ｃ＿ｉｎｔ００初始化变量。具体过程如下：仿真器加载程序时，根据．ｃｍｄ文件的定位，将．ｃｉｎｉｔ段拷贝到Ｃ６２０２的程序存储区或数据存储区，并且用指针指向加载后的初始化表的首地址。当程序开始运行时，函数ｃ＿ｉｎｔ００中的引导程序自动识别初始化表中的数据格式，初始化．ｂｓｓ段中对应的变量，完成初始化过程。如图４。 ３．２．３ 加载时初始化变量 若在连接器中使用－ｃｒ选项，连接器在．ｃｉｎｉｔ段首设置ＳＴＹＰ＿ＣＯＰＹ位。当仿真器加载程序时，加载器会判断这一位，识别目标文件中．ｃｉｎｉｔ内的初始化记录格式并初始化．ｂｓｓ中的变量，而不是先将．ｃｉｎｉｔ段拷贝到ＤＳＰ的内存区域。如图５。 ３．３ 烧写ＦＬＡＳＨ 要想实现ＤＳＰ ＲＯＭ的正常加载，必须将程序存储区中的指令数据正确地写到ＦＬＡＳＨ里。图１中可以看出，访问片内程序存储器只有两个途径：ＣＰＵ访问和ＤＭＡ访问。ＣＰＵ访问片内程序存储器是通过程序取指单元实现的，然后完成指令分配和指令译码。Ｃ６０００没有提供任何对片内程序存储器操作的指令，因此不可能直接使用指令取出程序区的内容或者将数据写入程序区中。但是ＤＭＡ可以访问片内数据存储区、片内程序存储区、片内集成外设、外接存储器等，可以在没有ＣＰＵ参与的情况下完成映射存储空间中数据的搬移。因此，可以编写一个烧写ＦＬＡＳＨ的程序。在数据存储区开辟一个缓存区，使用ＤＭＡ方式将程序区的内容读到这个缓存区，然后再使用指令将缓存区的内容烧写到ＦＬＡＳＨ内（具体的命令字和程序与Ｃ５４类似）。如图６。 为了保证ＤＳＰ ＲＯＭ加载后Ｃ运行环境正常，全局变量或者静态变量必须初始化。这比使用仿真器加载程序要复杂。解决这个问题，最简单的方法就是：将烧写ＦＡＬＳＨ的程序（不能含有全局变量和静态变量）和主程序编在一起，在连接器中选择－ｃｒ选项，用仿真器加载编译连接后的程序会自动初始化主程序中的变量。将ＤＳＰ的ＰＣ指针直接跳转到烧写ＦＡＬＳＨ程序处，按照前面的方法使用ＤＭＡ方式把主程序烧写到ＦＬＡＳＨ内部，再把已经初始化的变量烧写到ＦＬＡＳＨ的其他位置，不能覆盖已经写入的数据。另外，在主程序内要自己编写一个自加载函数，完成加载器的功能，即把固化在ＦＬＡＳＨ内部的变量值读入．ｃｍｄ文件所定位的．ｂｓｓ中，实现脱机运行时变量的初始化。 笔者在实验中遇到了Ｃ６２０２ ＲＯＭ加载的问题，通过对ＤＳＰ内部功能单元的研究，发现采用ＤＭＡ方式访问程序存储区，实现了程序块的搬移，克服了Ｃ６０００指令系统的缺陷；对Ｃ６０００的Ｃ语言运行环境进行研究，发现仿真器进行变量初始化的过程，采用自编程自初始化的方法，确保程序加载后能正常运行。