1 引言
隨著數字信號處理技術的快速發(fā)展，DSP(數字信號處理器)越來越廣泛地應用于各種數字信號處理系統(tǒng)中。最終開發(fā)的系統(tǒng)要想脫離仿真器運行，必須將程序代碼存儲在非易失性存儲器中。Flash存儲器以其大容量和可在線編程等特點已成為DSP系統(tǒng)的一個基本配置。如何將程序燒寫進Flash，并在上電時加載到DSP內部的RAM是Flash在DSP系統(tǒng)中應用的兩個基本技術問題。本文以基于TI公司的TMS320VC5509A和Atmel公司的AT49LV1024 Flash開發(fā)的系統(tǒng)為背景，詳細介紹了系統(tǒng)引導相關的硬件設計、燒寫軟件設計以及自舉引導和二次引導等實現方法。
2 TMS320VC5509A的自舉引導
2.1 TMS320VC5509A的自舉模式配置
TMS320VC5509A每次上電復位后，在執(zhí)行完一系列初始化(配置堆棧寄存器、關閉中斷、程序臨時入口、符號擴展、兼容性配置)工作后，根據預先配置的自舉模式，通過固化在ROM內的Bootloader程序進行程序引導。VC5509A的引導模式選擇是通過4個模式選擇引腳BOOTM[0：3]配置完成的。 BOOTM0～3引腳分別與GPIO1、2、3、0相連。在本系統(tǒng)設計中，采用EMIF(外部存儲接口)并行引導模式(16位數據寬度)，只需將BOOTM[3：0]設置成1011即可。
EMIF為外部存儲接口，通過EMIF接口可以靈活地和各種同步或異步存儲器件無縫連接。通過EMIF可以將VC5509A的存儲空間擴展到128 Mbit(SDRAM)，存儲空間共被分為CE0～CE3四個段，每段占用不同的地址。在EMIF的并行引導模式中，ROM固化的Bootloader程序是以0x200000為首地址開始加載程序。0x200000即為CE1空間的首地址，所以Flash必須接在DSP的CE1空間上。在加載時。EMIF的CE1空間已經默認配置成異步靜態(tài)隨機存儲器(SRAM)接口，并且在時序上采用了最差情況設置(即最慢訪問速度)，充分保證了時間裕量，使得程序代碼順利地加載到DSP的內存中。
2.2 TMS320VC5509A的引導表
Bootloader在引導程序時，程序代碼是以引導表格形式加載的。TMS320VC55x的引導表結構中包括了用戶程序的代碼段和數據段以及相應段在內存中的指定存儲位置，此外還包括了程序人口地址、部分寄存器的配置值、可編程延時時間等信息。TMS320VC55x系列DSP的引導表結構如表1所示。
其中，程序入口地址是引導表加載結束后，用戶程序開始執(zhí)行的地址；寄存器配置數目決定了后面有多少個寄存器需要配置；只有當延時標志為0xFFFF時，延時才被執(zhí)行；延時長度決定了在寄存器配置后延時多少個CPU周期才進行下一個動作；段長度、段起始地址和數據則為用戶程序中定義的各個段的內容，并且可以重復添加；最后以0x00000000(32個0)作為引導表的結束標志。
若要生成引導表，可用CCS最終編譯生成的，out文件通過CCS自帶的hex55.exe轉換程序得到。將hex55.exe、.out文件、.0cmd文件放在同一個文件夾中，通過DOS命令調用hex55.exe。即可完成.out文件到hex格式的引導表文件的轉化。.CMD文件用于提供引導表的相關配置信息，以下為一個.CMD文件的實例：
3 Flash的燒寫和自舉的實現
3.1 TMS320VC5509A和AT49LV1024的硬件沒計
AT49LV1024是Atmel公司一款3 V供電系統(tǒng)的Flash存儲器，16位位寬，容量為64 KB(16條地址線)。VC5509A(PGE封裝)只有14條地址線，只能尋址16 KB的SRAM空間。要想尋址64 KB地址空間的話，Flash地址線的高兩位則需要通過其他I／O線控制。在本系統(tǒng)中通過GPIO4和GPIO6與Flash的高兩位地址相連實現，其連接示意圖如圖1所示。但是在Bootloader自舉引導程序時，并不能控制GPIO引腳，也就是只能引導最大16 KB的程序。對于大于16 KB的程序，則需要進行二次引導。
3.2 二次引導技術
所謂二次引導，就是通過DSP內部ROM固化的Bootloader引導用戶自行編寫一個引導程序，其功能和ROM固化的Bootloader相同，再通過此引導程序加載系統(tǒng)最終運行的程序代碼，并在加載結束后，把PC值置為新的程序入口地址。在用戶編寫的引導程序中控制GIPO4和GPIO6，即可實現64 KB地址空間尋址。具體實現框圖如圖2所示。
3.3 數據燒寫程序設計
Flash的數據可直接讀取，但對Flash的編程和擦除操作則需要通過一系列命令才能進行。AT49LV1024的寫操作只能將1變成0，而0變成1必須通過擦除操作進行。所以每次寫Flash之前必須進行片擦除，使存儲單元值變成0xFFFF，才能進行編程。
擦除命令需要6個周期，操作命令如表2所示。
編程命令需要4個周期，操作命令如表3所示。
編程和擦除操作都需要一定周期的時間(AT49LV1024的單字編程時間是20μ8，整片擦除時間是10 s)，用戶可以通過查詢標志數據線DQ6和DQ7確定編程或擦除是否完畢。當器件正處于編程或擦除狀態(tài)時，連續(xù)讀任意單元的值，DQ6的值將一直在0、1之間交替變化，當編程或擦除結束時，讀DQ6則得到一個恒定值。本文即通過此方法判斷操作是否結束。
根據Flash的編程和擦除命令，編寫了相應的C語言程序，其中SetGPIO46Addr(Addr)子程序的作用是根據所傳遞的Addr值配置相應的GPIO4和GPIO6即高兩位地址的值。
3.3.1 片擦除程序
3.3.2 單字編程程序
3.3.3 編程和擦除結束確認程序
3.4 程序的燒寫實現
本系統(tǒng)在CCS仿真環(huán)境下對Flash進行在線編程。先建立一個Flash的燒寫工程，并在工程中將要燒寫進Flash的引導表文件通過CCS的LOADDATA功能直接加載進DSP的內存，根據加載的首地址和數據長度，在仿真環(huán)境下燒進Flash中。值得注意的是，程序加載的內存空間不能與Flash的燒寫程序重疊，否則燒寫失敗。
需要補充的是，經hex55.exe文件轉化后的hex格式的引導表文件是不能直接導入CCS中的。CCS只支持將特別規(guī)定的DAT格式文件通過LOADDATA導入內存，所以在導入之前必須先將引導表轉化成DAT格式文件，這個工作可以由VC編寫一個簡單的C語言轉化程序實現。
4 結束語
本文闡述了一種針對TMS320VC55x系列DSP簡單有效的Flash燒寫方法，并提出了程序自舉引導的實現方法，包括大程序二次引導的實現方法。本文討論的引導方法包括硬件設計及相關程序，已在筆者的實際開發(fā)CMOS圖像采集項目中使用并成功運行。