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TI公司的高速數(shù)字信號處理器TMS320C6000系列DSP支持并行處理，采用甚長指令字(VLIW)體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)置有8個功能單元(兩個乘法器和6個ALU)，8個功能單元可并行操作，最多可以在一個周期內(nèi)同時執(zhí)行八條32位指令。指令操作為“流水線”工作方式。應(yīng)用高性能DSP可以大大提高數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用系統(tǒng)的性能，能快速完成濾波、卷積、FFT等數(shù)字信號處理或進行更復雜的運算，在現(xiàn)代信號數(shù)字化處理中有很好的應(yīng)用前景。 由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的差異，TMS320C6000系列與TMS320C54系列的引導方式有很大差別。在開發(fā)應(yīng)用TMS320C6000系列DSP時，許多開發(fā)者，尤其是初涉及者對DSP ROM引導的實現(xiàn)有些困難，花費許多時間和精力摸索。筆者結(jié)合開發(fā)實例，介紹了實現(xiàn)外部存儲器引導的具體方法。 DSP的引導過程 DSP系統(tǒng)的引導（BOOT）是指系統(tǒng)加電或復位時，DSP將一段存儲在外部的非易失性存儲器的程序代碼通過DMA方式拷貝到內(nèi)部的高速內(nèi)存中運行。這樣既能擴展DSP有限的存儲空間，又能充分發(fā)揮DSP內(nèi)部資源的效能。用戶的代碼也可以通過掩膜方式寫入到DSP內(nèi)部ROM中，但這樣受容量和價格的限制，且不便于擴展和升級。 DSP的引導過程如下： 1) DSP復位后，通過DMA方式將外部CE1空間的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部程序空間地址0處，讀入數(shù)據(jù)的多少因芯片而異（TMS320C6712一次只拷貝1KB）。 2) DSP推出復位狀態(tài)，開始執(zhí)行內(nèi)部程序空間地址0處的程序，這段程序先將外部主程序數(shù)據(jù)讀入到DSP內(nèi)部程序空間相應(yīng)地址，然后跳轉(zhuǎn)到主程序運行。 第一步是由芯片自動完成，關(guān)鍵是第二步：用戶需要編寫相應(yīng)的匯編程序，實現(xiàn)二次引導，即用戶主程序的裝載。 引導失敗的原因分析 （1）鏈接命令文件（.cmd）文件 鏈接命令文件定義了鏈接的參數(shù)，描述系統(tǒng)生成的可執(zhí)行代碼各段的段名及映射到目標板的物理空間。當這些段的起始地址或段的長度編寫錯誤時，引導程序就可能發(fā)生錯誤。 （2）可執(zhí)行代碼的二進制文件格式 用戶的程序在CCS開發(fā)環(huán)境下編譯生成COFF文件格式，仿真過程中可以直接加載COFF文件運行。但當調(diào)試仿真通過后，目標板要脫離CCS環(huán)境獨立運行時，可執(zhí)行代碼就需要轉(zhuǎn)換為二進制文件格式，保存在目標板的外部存儲器上。轉(zhuǎn)換時需要使用正確的配置文件。 （3）目標板的硬件電路（引導模式，系統(tǒng)時鐘） 目標板的硬件電路也會影響引導程序的正常運行，如設(shè)置的引導模式與實際的外部存儲器不符，系統(tǒng)時鐘電路不工作，復位信號恒有效等。 下面結(jié)合TMS320C6212的開發(fā)實例，具體介紹外部存儲器引導的實現(xiàn)。 ROM引導實例 TMS320C6212是TMS320C6201的簡化版芯片，內(nèi)部資源相對較少，工作頻率相對較低，但其價格低廉，具有很高的性能價格比。TMS320C6212的工作頻率可達150MHz，最高處理能力為900MIPS，很適合中小型系統(tǒng)開發(fā)。 由于FLASH是一種高密度、非易失的電擦寫存儲器，系統(tǒng)采用FLASH作為外部存儲器。除了專用的硬件編程器可以把二進制代碼寫入FLASH中，還可以利用DSP的調(diào)試系統(tǒng)，通過軟件編程寫入。DSP與FLASH的接口連接如圖1所示。 系統(tǒng)工程在CCS開發(fā)環(huán)境下使用C語言編程，這樣可以縮短開發(fā)周期，提高工作效率，并具有移植性好的優(yōu)點。引導工程的文件流程如圖2所示。 (1) 中斷向量表 vectors.asm 中斷向量表缺省保存在DSP芯片內(nèi)部RAM的0地址開始的0x200字節(jié)空間，上電或復位后，芯片自動運行復位中斷。因此，復位中斷向量設(shè)置為引導程序（_boot）的入口地址，引導程序的主體在boot.asm中定義。部分程序如下： .ref _boot ；調(diào)用引導程序 .sect “.vectors” ；段聲明 RESET_RST: ；復位中斷向量 mvkl .S2 _boot, B0 ；裝載引導程序地址 mvkh .S2 _boot, B0 B .S2 B0 ；跳轉(zhuǎn)到引導程序執(zhí)行 NOP 5 (2) 自引導的匯編程序 boot.asm 自引導匯編程序主要是配置基本的寄存器，并將保存在外部FLASH中的二進制程序拷貝到DSP內(nèi)部的RAM中再執(zhí)行。由于TMS320C6712自動拷貝1KB，因此起始地址是從0x400開始，匯編程序如下： .sect “.boot_load” ；定義數(shù)據(jù)段 .ref _c_int00 ；聲明外部函數(shù) .global _boot ；定義全局函數(shù) _boot: ；先設(shè)置控制寄存器，如EMIF_GCR等，（略） ；拷貝FLASH中的程序到DSP內(nèi)部RAM mvkl 0x00000400, A4 ；A4為RAM地址指針 || mvkl 0x90000400, B4 ；B4為FLASH地址指針 mvkh 0x00000400, A4 || mvkh 0x90000400, B4 zero A1 ；A1用作計數(shù)器 _boot_loop: ；DSP開始讀取FLASH中程序 ldb *B4++, B5 mvkl 0x0000F200, B6 ；B6為需要拷貝的字節(jié)數(shù) add 1, A1, A1 || mvkh 0x0000F200, B6 cmplt A1, B6, A0 nop stb B5, *A4++ [B0] b _boot_loop nop 5 mvkl .S2 _c_int00, B0 ；循環(huán)結(jié)束后，跳轉(zhuǎn)到主函數(shù)main執(zhí)行 mvkh .S2 _c_int00, B0 B .S2 B0 Nop 5 (3) 主程序 main.c 主程序是DSP要實現(xiàn)具體功能的主體，其定義的主函數(shù)main（）經(jīng)編譯后在函數(shù)_c_int00中調(diào)用，因此在上面的引導程序結(jié)束時，將跳轉(zhuǎn)到函數(shù)_c_int00，即主函數(shù)main執(zhí)行。 (4) 鏈接命令程序 link.cmd 鏈接命令程序用于定義系統(tǒng)各存儲器的地址及大小，并分配編譯后各段到相應(yīng)的存儲空間，link.cmd內(nèi)容如下： -c -lrts6201.lib MEMORY { vecs: o = 00000000h =00000200h BOOT_RAM: o = 00000200h l = 00000200h IRAM: o = 00000400h l = 0000c400h CE0: o = 80000000h l = 01000000h CE1: o = 90000000h l = 00100000h } SECTIONS { .vectors ＞ vecs fill = 0 .boot_load ＞ BOOT_RAM fill = 0 .text ＞ IRAM fill = 0 .stack ＞ IRAM fill = 0 .bss ＞ IRAM fill = 0 .cinit ＞ IRAM fill = 0 .far ＞ IRAM fill = 0 .sysmem ＞ IRAM fill = 0 .cio ＞ IRAM fill = 0 } (5) 轉(zhuǎn)換命令程序 convert.cmd 上面的工程文件經(jīng)CCS系統(tǒng)編譯、匯編后生成可執(zhí)行COFF文件（.out），它需要轉(zhuǎn)換為二進制文件，再寫入到FLASH中。CCS開發(fā)系統(tǒng)帶有轉(zhuǎn)換程序： hex6x.exe 將可執(zhí)行COFF文件（.out）轉(zhuǎn)換為十六進制文件（.hex） hex2bin.exe將十六進制文件（.hex）轉(zhuǎn)換為二進制文件（.bin） 命令行的格式為： hex6x.exe convert.cmd hex2bin.exe mboot 其中convert.cmd內(nèi)容如下： mboot.out ；輸入文件名 .out 格式 -x -map mboot.map ；生成映射文件 -image -memwidth 8 ；內(nèi)存的位寬 -o mboot.hex ；輸出文件名 .hex格式 ROMS { FLASH: org = 0, len = 0x10000, romwidth = 8 } 結(jié)束語 綜上所述，實現(xiàn)TMS320C6712的外部內(nèi)存自引導并不復雜，關(guān)鍵是要理解芯片的自引導過程和程序匯編后各部分的作用，配置好引導代碼段和程序代碼段的實際物理地址，并且正確地初始化相應(yīng)的寄存器和變量。 |
