TMS320VC5402DSP的并行I/O引导装载方法研究

    摘 要 介绍TMS320VC5402 DSP芯片的性能，着重分析它的片内ROM结构及并行I/O引导装载程序，并给出利用8031单片机实现8位并行I/O引导装载的方法。实践证明，该方法具有很大的灵活性和实用性。

    关键词 数字信号处理器（DSP） 引导装载 单片机

    TMS320VC5402（以下简称C5402）是德州仪器公司（TI）1999年10月推出的性价比极高（目标价格仅为5美元）的定点数字信号处理器（DSP）。C5402主要特点如下[1]：

·操作速率达100MIPS；

·具有先进的多总线结构，三条16位数据存储器总线和一条程序存储器总线；

·40位算术逻辑单元（ALU），包括一个40位桶形移位器和两个40位累加器；

·一个17×17乘法器和一个40位专用加法器，允许16位带／不带符号的乘法；

·整合维特比加速器，用于提高维特比编译码的速度；

·单周期正规化及指数译码；

·8个辅助寄存器及一个软件栈，允许使用业界最先进的定点DSP Ｃ语言编译器；

·数据／程序寻址空间1M×16bit，内置4K×16bit ROM和16K×16bit RAM；

·内置可编程等待状态发生器、锁相环（PLL）时钟产生器、两个多通道缓冲串行口、一个8位并行与外部处理器通信的HPI口、2个16位定时器以及6通道DMA控制器；

·低功耗，工作电源有3V和1.8V（内核），特别适合电池供电设备。

由此可见，与TMS32054X系列的其它芯片相比，C5402以其独有的高性能、低功耗和低价格特性，使得一推出就受到业内用户的欢迎。但它的内部结构和片内掩模的引导装载（Bootloader）程序与C54Ｘ系列的其它DSP处理器[2]有较大的差异，而它的应用对象又大多是要求能脱机运行，如机顶盒（STB）、个人数字助理(PDA)和数字无线通信等内嵌式系统。为此，本文立足我们的实践经验，简单介绍C5402 Bootloader程序分析和实现方法，并较为详细地介绍并行I/O Bootloader方法。

１ 几种引导装载方法

C5402片内掩模的Bootloader用于在上电复位时把用户程序从外部引导到高速RAM中，以保证其全速运行。C5402提供了如下四种Bootloader方法：8位或16位并行EPROＭ方法、8位或16位并行I/O方法、8位或16位串行口方法和处理器通信口（主端口）HPI方法。

上电复位后，C5402检测其MP／MC引脚，如果MP／MC＝“0”则进入Bootloader程序。进入Bootloader后，如有INT2请求中断，则进入HPI引导方式，否则则读入端口地址为0FFFFH的I/O端的引导方式选择字（Boot Routine Selection,BRS）。当BRS＝XXXX00时，进入I/O或串行口引导方式如BRS＝XXXX1000时，进入8位I/O引导方式BRS＝XXXX1100时，进入16位I/O引导方式，否则则进入串行口引导方式。当BRS＝XXXX01时，进入8位EPROM引导方式，BRS＝XXXX10时，进入16位EPROM引导方式。

２ C5402片内ROM结构及并行I/O引导装载程序分析

C5402提供了4K×16bit 的掩模ROM，其具体内容见表1。C5402上电复位后，如果MP／MC＝“0”则从F800h地址开始运行Bootloader程序。在进入8位并行I/O引导程序以前，C5402与外部I/O要进行一系列的通信联络，其程序框图如图1所示。

以下是8位并行I/O引导程序片段下：

行号 源程序 注 解

(标号) ..

END             ；读入用户代码结束

                ；并转执行用户程序

１ CALL (21) ；调用读数据子程序

２ STL     B,61h ；Ｂ的内容→６１Ｈ单元

３ CALL  (21)  ；调用读数据子程序

４ STL     B,61h ；Ｂ的内容→６２Ｈ单元

５ CALL (21) ；调用读数据子程序

６ BC (END), BEQ ；B＝0时结束

７ SUB ＃01h,0,B,B ；B－1→B

８ STLM  B,BRC；B→BRC

９  CALL (21) ；调用读数据子程序

１０ STL    B, 68h ；B的内容→68H单元

１１ CALL (21) ；调用读数据子程序

１２ ADD 68h,16,B,B ；68H移位后加B→B

１３ LD   B,0,A     ；B→A

１４ RPTD (20)－1; 循环15－19              

１５  CALL (21) ；调用读数据子程序

１６ SSBX     XF    ；XF＝1

１７ BC   (17),BIO；BIO＝0则等待

１８ WRITA   B    ；把B的内容写到*A

１９ ADD ＃01h,0,A,A ；Ａ＋１→Ａ

２０ B  (5)      ；跳转到标号为5

       . 

２１ SSBX   XF       ；XF＝1

２２ BC (22),BIO   ；BIO＝0则等待

２３ RXBX     XF     ；XF＝0

２４ BC (24),NBIO  ；BIO＝1则等待

２５ POETR  0000h,B  ；读0地址端口→B

２６ SFTL   B,8,B    ；B左移8位→B

２７ SSBX   XF       ；XF＝1

２８ BC (28),BIO   ；BIO＝0则等待

２９ RXBX    XF      ；XF＝0

３０ BC (30),NBIO  ；BIO＝1则等待

３１ PORTR 0000h,68h ；读0地址端口→68

３２ ANDM 000ffh,68h ；逻辑与

３３ OR   68h,B      ；逻辑或后→B

３４ RET ；返回

在上述程序中，END标号给出I/O读入操作结束后所转移的入口地址，之后转到61H和62H给出的入口地址执行用户程序。第1～4行读入入口地址；第5～8行读入数据块长度；第9～13行读入数据块首地址；第14～20行读入数据块。为了更好地了解这段程序的工作过程及其原理，图2给出了8位并行I/O Bootloader程序流程图。第21～34行为读数据子程序，在该程序中，利用了XF和BIO信号与外部I/O进行握手联络，其信号时序如图3所示。

３ C5402并行I/O引导装载方法的实现

３．１ 硬件电路分析

为了满足C5402 DSP 8位并行I/O Bootloader引导程序的时序要求，本文利用8031单片机作智能I/O部件，图4为C5402与8031的连接电路图。在图中，U3为TMS320VC5402DSP，U？为8031单片机，U1、U2均为SN74AHC245，单片机系统中的EPROM

电路没有给出。

U1、U2的DIR引脚接地，数据传输方向为B→A。U2的B7～B4和B2～B0接地，B3接DVDD(3.3V)，／CE端接系统复位信号，保证了在上电复位期间U2给C5402提供00001000B数据，使其进入8位并行I/O引导模式，而当复位信号无效后，U2的／CE＝“1”片选信号无效而脱离系统。U1的作用是数据缓冲兼作电平转换器，U1的VCCD端接4.3V，其作用是将8031输出的TTL电平转换成5402能接受的CMOS电平；U1的／CE断接8031的P3.3(／INT)脚，在系统复位直到执行CLR P3.3之前都保持高电平，在此期间U1无效，保证了U2正常供给5402所需的数据。8031的P3.0( RXD)、P3.1(TXD)作为握手信号，分别与C5402的／BIO和XF相连。JP3、JP4可供用户跳线选择C5402的系统时钟以及选择C5402的运行模式。

３．２ 程序设计

根据以上分析，本文设计了如下8031汇编程序。首先使U1的／CE有效，然后等待C5402的XF为低电平，XF＝“0”后，使8031的P3.1＝“0”即BIO＝“0”C5402进入等待数据状态。在数据送到数据总线之后，使BIO＝“1”通知C5402读取I/O端口数据。程序中，UC定义的代码前面22个字节是与C5402的联络码，从第23个字节开始才是用户程序代码。··

    CLR P3.3       ；使U1(AHC245)CE＝0

W1: JB  P3.0,W1    ；XF＝1等待

    CLR     P3.1   ；使BIO＝0

    MOV R4,＃00H   ；初始化变址寄存器

W2: JNB P3.0,W2    ；XF＝0等待

    MOV DPTE,＃UC  ；指向用户代码首地址

    MOV A,R4       ；变址送A

    MOVC A,＠A＋DPTR ；取用户代码

    MOV P1,A       ；送到数据总线

    SETB P3.1      ；使BIO＝1

W3: JB P3.0,W3     ；XF＝1等待

    CLR P3.1       ；使BIO＝0

    INC R4         ；指向下一代码

    CJNE R4,＃0FFH,W2 ；未完重来

UC: DB 08H,0AAH,00H,00H

      DB 00H,00H,00H,00H

      DB 00H,08H,00H,25H

      DB 00H,00H,00H,80H

      DB 0F4H,95H,0E9H,27H

      DB 0F3H,10H ；以上为与C5402的联络码

                  ；用户程序代码

TMS320VC5402 DSP是C54Ｘ家族乃至TI的DSP家族的最新成员，正以其极高的性价比被越来越多的用户所接受。本文利用廉价、通用的8031单片机实现C5402 8位并行I/O Bootloader功能，一方面，可以很好地解决快速DSP与慢速I/O（EPROM）之间的数据传输问题；另一方面，C5402 Bootloader成功后，8031还可作为“协助理器”使用，从而极大提高了系统的灵活性和实用性。具有广阔的应用前景。