TMS320C6000 DSP自动引导的方法和编程实现

摘要：ＴＩ高速信号处理器ＴＭＳ３２０Ｃ５Ｘ和ＴＭＳ３２０Ｃ６Ｘ需要从外部的存储器（ＲＯＭ或ＦＬＡＳＨ）中引导应用程序这是开发中的重点和难点之一，关系到系统的可靠性和处理速度。以ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ ＤＳＰ为例，介绍了应用程序的三种引导方式；以实际工程为背景详细叙述了从ＲＯＭ中引导程序的实现方法，并钟对其中重要的命令文件和用户引导程序，给出了相应的示例文件和程序。 关键词：TMS320C6000 DSP CMD 引导 １ ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ ＤＳＰ硬件结构概述 ＴＭＳ３２０Ｃ６０００是ＴＩ公司生产的ＴＭＳ３２０系列产品中新一代高性能的ＤＳＰ芯片，适用于高速数字信号处理。ＴＭＳ３２０Ｃ６０００主要由三个部分组成：ＣＰＵ内核、外设和存储器。ＣＰＵ中８个功能单元可以并行工作，这些功能单元被分成类似的两组，每组由４个基本功能单元组成。ＣＰＵ有两组寄存器，每组寄存器由１６个３２位寄存器组成。由于在运行期间不做硬件数据相关性检查，所以程序运行时可以同时执行８条指令，极大地提高了芯片处理速度，这使得该系列的芯片在电子测量、测控、图像、雷达、声纳和软件无线电等领域得到了广泛的应用。 ２ 加电后ＤＳＰ的运行过程 系统加电后，ＲＥＳＥＴ信号为低，芯片复位。在ＲＥＳＥＴ信号上升沿处，锁存ＢＯＯＴＭＯＤＥ[４:０]信号，借以决定芯片的存储器映射方式、地址０处的存储器类型以及复位后芯片的自举模式，复位结束后，芯片从存储器的０地址开始执行指令。 ＴＭＳ３２０Ｃ６０００器件可以设置成三种自举方式，其加载过程分别叙述如下： （１）不加载。ＣＰＵ直接从存储器的０地址处开始执行指令。如果系统中使用的是ＳＤＲＡＭ，那么ＣＰＵ会先挂起，直到ＳＤＲＡＭ的初始化完成。ＴＭＳ３２０Ｃ６２１Ｘ／Ｃ６７１Ｘ不具有这类方式。 （２）ＲＯＭ加载。位于外部空间的ＲＯＭ中的程序首先通过ＤＭＡ／ＥＤＭＡ搬入地址０处。尽管加载过程是在芯片外部被复位信号释放以后才开始的，但是当芯片仍处于内部复位保持时，就开始了上述的传输过程了。用户可以指定外部ＲＯＭ的存储宽度，ＥＭＩＦ会自动将相邻的８ｂｉｔ／１６ｂｉｔ数据合并成３２ｂｉｔ。ＲＯＭ中的程序必须以ｌｉｔｔｌｅ ｅｎｄｉａｎ的格式存储。用ＤＭＡ／ＥＤＭＡ进行的这一加载过程是一个单帧的数据块传输。传输过程完成之后，ＣＰＵ退出复位状态，开始执行地址０处的指令。对于不同的芯片，这一过程略有不同，整个过程如图１所示。 对于ＴＭＳ３２０Ｃ６２０Ｘ／Ｃ６７０Ｘ，ＤＭＡ使用默认的ＲＯＭ时序从ＣＥ１空间中拷贝６４ＫＢ数据到地址０处。 对于ＴＭＳ３２０Ｃ６２１Ｘ／Ｃ６７１Ｘ／Ｃ６４Ｘ，ＥＤＭＡ使用默认的ＲＯＭ时序从ＣＥ１空间（Ｃ６４Ｘ从ＥＭＩＦＢ ＣＥ１空间）拷贝１ＫＢ数据到地址０处。 （３）主机（ＨＰＩ）引导。ＣＰＵ停留在保持状态，其余硬件部分均保持正常状态。在这期间，外部主机通过主机口初始化ＣＰＵ的存储空间。主机完成所有的初始化工作后，将主机口控制寄存器中的ＤＳＰＩＮＴ位设置为１，结束引导过程。此时ＣＰＵ退出复位状态，开始执行地址０处的指令。在主机引导过程中，主机可以对ＤＳＰ所有的存储空间进行读和写。 此外，用户应选择存储器的映射方式（当有多种映射方式可供选择时）和首地址为０存储空间的类型。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１／Ｃ６７０１芯片有专门的ＢＯＯＴＭＯＤＥ管脚决定芯片的各种设置。ＴＭＳ３２０Ｃ６２０２则通过将扩展总线上的ＸＤ[４:０]直接映射为ＢＯＯＴＭＯＤＥ４０确定芯片的设置，这些管脚可通过电阻上拉或下拉设置引导方式和存储器映射方式。ＴＭＳ３２０Ｃ６２１１／Ｃ６７１１仅有一种存储器映射方式，引导方式只需要两位进行设置，主机口的ＨＤ[４:３}映射为ＢＯＯＴＭＯＤＥ[４:０]同样是利用电阻上拉或下拉设置引导方式实现的。 图2 代码生成流程图 ３ ＲＯＭ引导模式实现 在许多基于ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ ＤＳＰ的应用程序的开发中，程序代码或数据表总是保存在ＲＯＭ、 ＦＬＡＳＨ或其它非易失存储器中，以保证掉电时代码仍在。但这些存储器的速度很慢，对速度性能要求很严格的代码就需要运行到其它快速存储器中，如片内ＲＡＭ或片外静态ＲＡＭ。这就需要在运行前将代码从ＲＯＭ存储器中装载到ＲＡＭ中，这是开发人员遇到的难点之一。从ＲＯＭ引导的应用程序的开发过程分以下几个步骤： %26;#183;在ＣＣＳ环境中，调试程序，编写相应的命令文件(．ｃｍｄ),编译连接以形成．ｈｅｘ(ＣＯＦＦ格式)文件，通过编程器转化成．ｂｉｎ文件(二进制文件),烧到ＲＯＭ中； %26;#183;系统加电复位，芯片从ＲＯＭ中拷贝固定长度的数据块（其中包括用户自身的引导代码）到ＲＡＭ中，用以初始化部分存储器； %26;#183;执行用户的引导代码和其它数据段以及程序段初始化所必需的段复制； %26;#183;使用包含．ｃｉｎｉｔ段中的数据初始化．ｂｓｓ段中Ｃ语言变量； %26;#183;程序从ｍａｉｎ()处开始执行。 在开发从ＲＯＭ引导的应用程序时，必须考虑以下几点：用户引导代码必须连接到应用程序中，这样在系统加电复位后，用户的引导程序才能被合适地加载和执行；只有通过编写自己的引导代码用户才能正确地从ＲＯＭ中拷贝ＣＯＦＦ格式的段；在程序连接时，只有通过合理编写命令文件（．ｃｍｄ），使这些段被合理地连接后，才能实现从ＲＯＭ中加载，从ＤＳＰ内部ＲＡＭ中执行。在这个过程中，命令文件和用户引导代码编写对于程序能否正确地执行起着非常重要的作用。在某软件无线电工程的开发中，笔者就是在Ｃ语言环境下，成功地开发了ＴＭＳ３２０Ｃ６７０１的自引导程序。下面就针对这两个方面加以详细说明，以供大家借鉴。 ３．１ 命令文件 利用ＴＩ的代码产生工具，可以按照图２所示的步骤生成可执行文件（．ｏｕｔ）。 汇编器接收汇编优化器或编译器产生的．ａｓｍ文件，经过汇编后产生可重新分配地址的ＣＯＦＦ格式的目标文件．ｏｂｊ。该格式文件包含了汇编器所生成的各个段（如表１所示），命令文件就是指导连接器如何将各段分配到相应的存储器中。编写命令文件时，有一点需要注意，那就是在很多情况下需要对某段说明两个不同的地址：加载地址和运行地址。加载地址决定了二进制程序代码的存储位置和程序的引导地址，但在运行过程中对于该段的任何引用则是以它的运行地址作为参考的。因此，当用户对某段分别说明了加载地址和运行地址时，只有将该段从加载地址复制到运行地址上，该段才可以被访问。 表1 编译器产生的默认代码段和数据段 段 名 段数据 段说明 建议分配方法 .text 代码段 程序代码 Load=ROM,Run=RAM .switch 初始化数据段 Switch语句跳转表 Load=ROM,Run=RAM .bss,.far 未初始化数据段 c变.运行时从.cinit中自动初始化 Load=Run=RAM .cinit,.pinit 初始化数据段 C变量和函数初始化表 Load=Run=ROM .const 初始化数据段 常量 Load=Run=ROM .data,.cio,.sysmem 未初始数据段 其它的.data段 Load=Run=RAM 在命令文件中，合理地分配．ｃｉｎｉｔ段对于整个程序的正确运行起到关键的作用。在ＴＩ可查阅的文档和相关网站上，很少有涉及这方面内容的文章。经过反复实践，笔者取得了处理．ｃｉｎｉｔ段的一些经验，请大家在下面的命令文件和用户引导程序中注意该段的处理过程。 下面是在实践中编写的命令文件（．ｃｍｄ） －ｃ ；说明复位后的初始化方式 －ｓｔａｃｋ ０ｘ５０００ ；说明堆的大小 －ｈｅａｐ ０ｘ４００ ；说明栈的大小 －ｌ ｒｔｓ６７０１．ｌｉｂ ；说明程序中引用的库文件 ＭＥＭＯＲＹ ；将整个存储器分成具有不同名称的存储区域 { ＶＥＣＳ: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ００００００００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ０００００２００ ＰＭＥＭ: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ０００００２００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ００００ｄ０００ ＰＣＩＮＩＴ: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ００００ｄ２００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ００００１ｅ００ ＣＥ１ＶＥＣＳ: ｏｒｉｇｉｎ＝０ｘ０１４０００００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ０００００２００ ＣＥ１ＰＭＥＭ:ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ０１４００２００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ００００ｄ０００ ＣＥ１ＩＮＩＴ: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ０１４０ｄ２００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ００００１ｅ００ ＣＥ３: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ０３００００００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ０１００００００ ＤＲＡＭ: ｏｒｉｇｉｎ ＝ ０ｘ８０００００００, ｌｅｎ ＝ ０ｘ０００１００００ } ＳＥＣＴＩＯＮＳ ；说明目标文件中各段的加载地址和运行地址 { ．ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ :ｌｏａｄ＝ＣＥ１ＶＥＣＳ, ｒｕｎ＝ＶＥＣＳ ；用户的引导代码段 ．ｔｅｘｔ : ｌｏａｄ＝ＣＥ１ＰＭＥＭ, ｒｕｎ＝ＰＭＥＭ ．ｃｉｎｉｔ : ｌｏａｄ＝ＣＥ１ＩＮＩＴ, ｒｕｎ＝ＤＲＡＭ ；装载到ＲＯＭ中，在片内数据区运行 ．ｃｏｎｓｔ ＞ ＤＲＡＭ ．ｄａｔａ ＞ ＤＲＡＭ ．ｂｓｓ ＞ ＤＲＡＭ ．ｓｙｓｍｅｍ ＞ ＤＲＡＭ ．ｓｔａｃｋ ＞ ＤＲＡＭ ．ｆａｒ ＞ ＣＥ３ } ３．２ 编写用户引导代码 ＤＳＰ加电复位后，自动从ＣＥ１空间中拷贝６４Ｋ数据（程序代码）到地址０处，然后从０地址处开始执行指令。由于在命令文件中，将．ｃｉｎｉｔ装载到外部ＲＯＭ中，但其运行地址却在片内数据区，所以采用下面这段程序，其主要作用是将Ｃｉｎｉｔ从外部ＲＯＭ中搬到片内数据区，使其能在Ｃ编程环境下进行正确的初始化工作，保证程序的顺利进行。 ．ｓｅｃｔ “．ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ” ；将用户引导代码分配到 ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ段中 ．ｇｌｏｂａｌ ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ ．ｒｅｆ ＿ｃ＿ｉｎｔ００ ；Ｃ程序的入口地址 ｍｙＢｏｏｔＣｏｄｅ ．．．．．． ；ＥＭＩＦ寄存器和ＤＭＡ寄存器初始化 ；使用ＤＭＡ方式将以原地址０ｘ００００ｄ２００开始的０ｘ３８０长的存储空间拷贝到目标地址上 ｍｖｋｌ ＤＭＡ０＿ＳＲＡ ,Ａ５ ；装载原地址０ｘｄ２００ ｍｖｋｌ ０ｘ００００ｄ２００, Ｂ４ ｍｖｋｈ ＤＭＡ０＿ＳＲＡ ,Ａ５ ｍｖｋｈ ０ｘ００００ｄ２００m Ｂ４ ｓｔｗ Ｂ４,*Ａ５ ｍｖｋｌ ＤＭＡ０＿ＤＳＡ, Ａ５ ；装载目标地址０ｘ８０００００００ ｍｖｋｌ ０ｘ８０００００００, Ａ４ ｍｖｋｈ ＤＭＡ０＿ＤＳＡ, Ａ５ ｍｖｋｈ ０ｘ８０００００００, Ａ４ ｓｔｗ Ａ４,*Ａ５ ｍｖｋｌ ＤＭＡ０＿ＣＮＴ Ａ５ ；装载数据长度０ｘ３８０(这个长度可以通过查看．ｍａｐ文件中．ｃｉｎｉｔ的长度获得) ｍｖｋｌ ０ｘ０００００３８０, Ｂ１ ｍｖｋｈ ＤＭＡ０＿ＣＮＴ ,Ａ５ ｍｖｋｈ ０ｘ０００００３８０, Ｂ１ ；启动ＤＭＡ开始传输 ｗａｉｔ: ｍｖｋｌ ＤＭＡ０＿ＰＣＲ ,Ａ５ ｍｖｋｈ ＤＭＡ０＿ＰＣＲ ,Ａ５ ｌｄｗ *Ａ５ ,Ｂ２ ｍｖｋｌ ０ｘ０００００００ｃ,Ａ５ ｍｖｋｈ ０ｘ０００００００ｃ ,Ａ５ ａｎｄ Ａ５,Ｂ２,Ｂ２ ｂ２ ｂ ｗａｉｔ ｎｏｐ ５ ；传输结束后，跳转到Ｃ程序的入口地址ｃ＿ｉｎｔ００处， 开始执行程序 ｍｖｋｌ ．ｓ２ ＿ｃ＿ｉｎｔ００Ｂ０ ｍｖｋｈ ．ｓ２ ＿ｃ＿ｉｎｔ００Ｂ０ Ｂ ．ｓ２ Ｂ０ ｎｏｐ ５