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1 前言 TMS320F28xx DSP片內有128 K×16 bit字的Flash、兩塊4 K x16bit字的單周期訪問RAM(SARAM)LO和L1、一塊8 Kxl6 bit字的單周期訪問RAM(SARAM)HO、兩塊1 Kxl6 bit字的單周期訪問RAM(SARAM)M0和M1。由于存儲器種類多、容量大，所以從系統的高度來配置各個存儲器必須有合適的方法，而這些方法一般都與片內Flash有關。另外，TMS320F28xx DSP片內有看門狗定時器模塊(WDT)、引導ROM(ROM bootloader)模塊、代碼安全模塊(CSM)，要合理地使用這些模塊為整個系統服務，必定也要用到Flash。 由此可以看出，Flash的地位和作用比較顯著．所以本文就Flash的幾種用法作了研究。 2 從Flash拷貝段到RAM 2．1拷貝中斷向量 在TMS320F28xx器件中，外設擴展中斷(PIE)模塊管理中斷請求。上電時，所有中斷向量必須位于非易失性存儲器(如 Flash)中，但是要把中斷向量拷貝到PIEVECT RAM中，這是用戶代碼中器件初始化程序的一部分。 PIEVECT RAM是一個特定的RAM塊，它在當前TMS320F28xx器件中是一個256×16的塊．在數據空間中的起始地址為 Ox000D00。 把中斷向量連接到Flash，然后在運行時把中斷向量拷貝到PIEVECT RAM中，有許多方法可以實現。一個方法是創建包含函數指針的常量C結構體，該結構體包括128個32-bit向量。如果使用DSP281x或者 DSP280x外設的結構體．這個結構體叫做PieVectTableInit，它已經在DSP281x_PieVect．c或者 DSP280x_PieVect.c創建(參看TI提供的例程)。因為這個結構體使用const類型關鍵詞，所以它將會被編譯器放置在.econst段中。運行時只需要把這個結構體拷貝到PIEVECT RAM中。C編譯器運行時支持庫包含名為memcpy的存儲器拷貝函數，該函數可以被用來完成拷貝任務，其用法如下所示： 以上這個例子為PIE RAM起始地址使用的硬編碼地址(hard coded address)，明確指定為0x000D00。但是硬編碼地址并不是較好的編程方式，用戶可以使用DATA_SECTION指令創建一個非初始化的假變量(dummy variable)，并把這個變量連接到PIE RAM．然后用這個假變量的名字來代替硬編碼地址。例如，當使用DSP281x或者DSP280x外設結構體時，創建一個名為PieVectTable的非初始化結構體，并把該結構體連接到PIEVECT RAM。前面例子中的memcpy()函數可以被替換為： memcpy(&PieVectTable,&PieVectTableInit，256)； 注意拷貝長度是256個16-bit字．對應為128個32-bit字。 2．2初始化Flash控制寄存器 Flash控制寄存器FOPT、FPWR、：FSTDBY-WAIT、FACTIVEWAIT、FBANKWAIT、 FOTPWAIT的初始化代碼不能從Flash存儲器當中運行．否則就會有不可預料的結果出現。所以，Flash控制寄存器的初始化函數在運行時必須從 Flash(它的裝載地址)拷貝到RAM(它的運行地址)。 Flash控制寄存器由Code Security Module(CSM)保護。如果CSM被保護起來了，那么必須從被保護的RAM(例如：L0或者L1 SARAM)運行Flash控制寄存器的初始化代碼，否則Flash控制寄存器的初始化代碼無法訪問Flash控制寄存器。要注意的是，當器件復位的時候 CSM一般都是被保護起來的，雖然使用假密碼0xFFFF時ROM BOOTLOAD-ER會把它解鎖。 C編譯器的CODE_SECTION指令可以用來為Flash控制寄存器的初始化函數創建獨立的可連接段。例如：假定Flash控制寄存器的配置在C函數InitFlash()中實現，并且想把這個函數放置在名為secureRamFuncs的可連接段當中。下列的C代碼例程顯示了 CODE_SECTION命令在Flash存儲器配置中的正確用法： secureRamFuncs段可以使用用戶連接命令文件(.cmd)進行連接。這個段需要獨立的裝載和運行地址。另外，還想讓連接器生成一些全局符號，這些全局符號可以用來決定裝載地址、運行地址、段長度。在實現把這個段從裝載地址拷貝到它的運行地址時需要這些信息。用戶連接命令文件如下所示： 在這個例子中，假定存儲器Flash和SECURE_RAM都已經在用戶連接命令文件中的MEMORY段中定義。這些存儲器的PAGE標識符要與它們的存儲器定義相匹配。在上面的例程中假定兩個存儲空間都已經在PAGE 0(程序存儲空間)中聲明過了。RUN_START、LOAD_START、LOAD_END指令將生成全局符號，這些全局符號有特定的名稱，對應著相應的地址。最后，這個段必須在運行時從Flash拷貝到RAM，可以用到編譯器運行支持庫里面的函數 memcpy()。 2．3性能最優化 常數是那些用C語言的const類型關鍵詞聲明的數據結構。編譯器把所有的常數放置在.econst段中(假定為大存儲模式)。當前TMS320F28xx器件上的特殊管道(special pipelining)提高Flash上運行代碼的性能時．每次訪問位于片上Flash中的數據常數會占用許多周期。特別是在150 MHz TMS320F281x DSP上Flash等待狀態要達到5個周期．100 MHz TMS320F280x DSP達到3個周期。所以，訪問片上RAM中的常數與常數表則成為沉重的負擔。然而，分立式嵌入式系統要求所有的初始化數據(如常數)最初都是位于非易失性存儲器中，所以,必須為想訪問的RAM中的常數建立獨立的裝載和運行地址．在運行時把這些常數從片上Flash中拷貝到RAM中。這里介紹兩種不同的實現方法。 方法一：在RAM中運行所有的常數陣列。 這種方法是為整個.econst段指定獨立的裝載和運行地址。其好處是容易使用，而壞處是RAM的使用量非常大(可能只有少量常數需要快速訪問，但是用這種方法所有的常數都位于RAM)。 在用戶連接命令文件中簡單地為整個.econst段指定獨立的裝載和運行地址，然后在運行時通過拷貝整個.econst段的方式往工程中添加代碼。例如： 方法二：在RAM中運行特定的常數陣列。 這種方法是在運行時有選擇性地從Flash拷貝常數到RAM。與方法一相似，這個流程能夠完成預期功能，不同點是只有在命名段中被選擇了的常數才會被拷貝到RAM中(而不是把所有的常數都拷貝到RAM 中)。 假定想創建在RAM中運行的5個字的常數陣列，并命名為table[]。DATA_SECTION指令用來把table[]放置在名為ramconsts的用戶自定義段中。相應的C源程序如下所示： 使用用戶連接命令文件連接ramconsts段，裝載到Flash而從RAM中運行，生成全局符號來幫助存儲器拷貝。用戶連接命令文件如下所示： 最后，在運行時必須把table[]從裝載地址拷貝到運行地址： 3 CSM密碼的編程 TMS320F28xx器件上的代碼安全模塊CSM提供了保護,防止非法的程序拷貝。在當前的TMS320F28xx器件中，整個 Flash、OTP存儲器，LO和L1都被CSM保護(Flash配置寄存器同樣被保護)。當器件被保護的時候，只有從被保護的存儲空間運行的代碼可以訪問(讀或寫)其他被保護存儲空間中的數據。從非保護的存儲空間運行的代碼不可以訪問被保護存儲空間中的數據。 CSM使用128-bit密碼組成8個單獨的16-bit字。在當前的TMS320F28xx器件上，這些密碼被存儲在Flash 的最高8個字中(如地址：Ox3F7FF8-Ox3F7FFF)。在開發過程中，建議在密碼位置放入假密碼0xFFFF。使用假密碼時，對CSM解保護只需假讀密碼位置。把假密碼放在密碼位置是很容易的．因為在Flash編程過程中．Flash被清除后這些位置的狀態將會是0xFFFF。用戶只需要在自己的代碼工程中避免連接任何段到密碼地址，密碼將保持為OxFFFF。 在開發完成以后．可能想把真正的密碼放在密碼位置中。另外，為了正確地保護CSM模塊，當前TMS320F28xx器件上的CSM 模塊需要編寫值Ox0000到Flash的地址0x3F7F80-Ox3F7FF5。完成這兩個任務的最簡單的方法是用少量匯編語言進行編程。下面是一個匯編代碼例子，這個例子指定了想要的密碼值，并且把它們放在一個名為pass-words的初始化段中。另外創建了一個名為csm_rsvd的初始化段，這個段的值全部是0x0000．并且這個段有適當的長度以適合地址Ox3F7F80-0x3F7FF5。注意，這個例子顯示的是假密碼值0xFFFF．用戶可以用自己的密碼代替這些假密碼。 在這里必須警告用戶：不要把8個密碼的值全部設為Ox0000，這樣做會永久地鎖定CSM模塊!passwords和CSB_rsvd段要由用戶連接命令文件放置在存儲器中。下面的例子適用于當前TMS320F28xx器件(對于其他器件，請參考器件數據手冊以確定密碼和CSM保留位置的地址)。 4 在DSP復位以后從Flash運行代碼 TMS320F28xx具有引導ROM(ROM bootloader)，器件復位以后ROM bootloader能把代碼運行轉到Flash中。當引導模式選擇引腳被配置為"跳轉到Flash"時．ROM bootloader將跳轉到Flash中位于地址Ox3F7FF6處的指令。用戶需要在這個地址上安排一條指令，這條指令跳轉到用戶代碼。由于CSM密碼從地址Ox3F7FF8開始，所以剛好有2個字可用于存放這個跳轉指令。并非巧合的是，長跳轉指令(在匯編代碼中為LB)剛好占用2個字。 一般情況下,跳轉指令將會跳轉到C編譯器運行支持庫中C環境初始化程序的起始位置。這個程序的人口標號是_c_int00。在這個程序沒有運行的時候C代碼就不能運行。同樣地，有時候在開始運行用戶的C應用程序之前需要執行少量的匯編代碼(例如：禁止看門狗時鐘外設)。這樣，跳轉指令需要跳轉到用戶匯編代碼的起始位置,需要在Flash中正確定位跳轉指令。能達到這個目的的最簡單的方法是使用匯編代碼。在下面的例子中．創建了一個名為Codestart的已命名初始化段．這個段包含了一個長跳轉．可以跳轉到C環境初始化程序。需要用用戶連接命令文件把codestart段放置在存儲器中。 用戶須在用戶連接命令文件MEMORY部分的PAGE 0上定義一個名為BEGIN_Flash的存儲器塊。Codestart段將被連接到這個存儲器塊。下面的例子針對當前TMS320F28xx器件．對于其他的器件，參考相應的數據手冊以確認Flash目標地址的引導。 5 C環境引導時禁止看門狗計時 C編譯器運行時支持庫中的C環境初始化函數是_c_int00，它完成全局和靜態變量的初始化。包括為每個初始化全局變量把數據從.cinit段(位于片上Flash存儲器)拷貝到.ebss段(位于RAM)。例如，當一個全局變量在源代碼中聲明為： int x="5"; "5"被放置在初始化段.cinit,而符號"x"被放置在．ebss段。然后，_c_int00程序在運行時把"5"拷貝到"x"的位置。當軟件中有初始化全局和靜態變量的大量數值時。在C環境引導程序完成并且調用main()(這里看門狗可以被配置或被禁止)函數之前看門狗定時器會超時。在代碼開發的過程中，這個問題可能不會在RAM中顯現出來，因為從．cinit段拷貝的數據被連接到RAM后會非常快速地運行。然而，當．cinit段連接到內部Flash時。拷貝每個數據將會耗費大量的周期。因為內部Flash存儲器缺省為最大等待狀態(等待狀態僅在用戶代碼運行到 main()后才會被配置)。另外。代碼從Flash中實現數據拷貝．這又會增加完成數據拷貝需要的時間(代碼取指和數據讀肯定會訪問Flash)。看門狗超時周期缺省到盡可能的最小值．結合這么一個事實，看門狗超時變成真實的可能性。有一個簡單的方法使用CCS來檢測看門狗超時，步驟如下： (1)為已經寫入Flash的代碼裝載符號(單擊File→Load Symbols→Load Symbols Only) (2)復位DSP(單擊Debug→Reset CPU)。 (3)重新開始DSP(單擊Debug→Restart)。如果bootloader被設置為"Jump to Flash"．那么無需進行這一步。 (4)運行到main()(單擊Debug→Go_Main)。如果沒有到達main()，那么在C環境初始化程序完成之前看門狗很有可能已經溢出。 解決看門狗超時問題最簡單的辦法就是在開始C環境初始化程序之前禁止看門狗。在main()到達之后重新使能看門狗，并且開始正常的代碼執行流程。通過將WDCR寄存器中的WDDIS位設置為1來禁止看門狗。必須使用匯編代碼(因為C環境還沒有建立)。在上文中，Codestart 匯編代碼段實現了能跳轉到C環境初始化程序_c_int00的跳轉指令。為了禁止看門狗，這個跳轉要變為跳轉到看門狗禁止代碼。此看門狗代碼然后又跳轉到 _c_int00的程序。下面的代碼例子實現了這些功能： 6 結束語 文中列舉的Flash的這幾種用法，在CCS中編程下載到TMS320F28xx DSP開發板上，并通過運行程序驗證了其正確性。Flash的這幾種用法可以作為系統開發過程中的參考，有助于復雜系統開發。 |
