处理器/DSP
TMS320C6701(以下简称C6701)是一款浮点运算DSP,适用于需要大量运算且实时性要求高的场合,如导航解算等。在浮点DSP芯片中,C6701是一款可应用于恶劣环境并具有高可靠性的产品,因此该型DSP芯片虽然推出较早,却依然在某些领域具有重要应用价值。
DSP应用程序需脱离开发系统独立工作,在实时DSP应用系统中,通常将应用程序存储在外部非易失性存储器(如FLASH、EEPROM、PROM等)中。系统上电后,DSP将外部程序存储器的程序代码加载到可高速存取的RAM中,加载完成后自动跳转到零地址开始运行。因此DSP程序烧写及自动加载是实时DSP系统设计的重要部分。本文采用的烧写方法不需要格式转换到外部辅助设备,同时DSP程序不再进行二次加载,简化了烧写及程序自动加载的过程。
1加载方案及电路设计
1.1外围电路设计
C6701有三种加载模式:不加载(No Boot)、ROM加载(Rom Boot)、主机加载(Host Boot)。这三种加载模式由C6701的BOOTMODE[4:0]引脚电平设定,由这5个引脚的设置共同决定使用何种存储空间映射模式。
在恶劣环境及高可靠应用场合中,可使用不加载方式,也可使用程序从ROM中加载到DSP片外高可靠RAM存储器中的运行方式。FLASH、EEPROM、PROM等程序存储芯片多为8位或16位,在高可靠应用环境中8位比较常见。本文中设置BOOTMODE[4:0]为01010B,即程序由外部8位程序存储器加载到外部32位SRAM中,LENDIAN引脚接高电平。
外部程序存储器选用FLASH芯片AM29LV160,32位SRAM芯片选用ACT—S512K32V.FLASH和SRAM芯片与C6701的硬件连接如图1和图2所示。
图1 DSP与8位FLASH芯片接口示意图
图2 DSP与32位SRAM芯片接口示意图
1.2加载方案设计
在BOOTMODE[4:0]为01010B的设置下,程序由外部8位程序存储器加载到外部32位SRAM中。C6701具体加载过程为:DMA按默认时序从CE1地址(0x01000000)复制64 KB到零起始地址外部SRAM芯片中,加载完成后,从零地址处开始执行。C6701加载过程与C6713稍有不同,C6713只复制1 KB到零起始地址。64 KB应用程序可以满足部分应用需求,本例中应用程序小于64 KB,C6701的DMA自动加载即可满足要求。当应用程序大于64 KB时,开发人员需要在前64 KB中编写将DSP应用程序从外部ROM搬移到指定存储空间的二级引导程序,详细过程可参考文献。
2 DSP应用程序设计
一个C语言工程通常包括。c文件、。cmd文件、。asm文件、。h文件和。lib文件。其中。cmd文件既是内存定位文件,又是链接器命令文件,在链接过程中起着重要作用。链接时,链接器把所有目标文件中的同名段合并,并按链接器命令文件给各段分配地址。中断向量表决定加载完成后的C语言程序入口,通常中断向量表用。asm文件实现。。cmd文件和中断向量表的编写是决定DSP程序加载成功与否的关键和难点。
2.1 .cmd文件设计
。cmd文件的作用是实现应用程序和数据在DSP映射存储空间中的定位,存储空间的分配与硬件设计密切相关。本文BOOTMODE[4:0]为01010B,即存储空间为MAP0映射模式,由CE0片选的RAM空间起始地址为0x00000000,由CE1片选的FLASH空间起始地址为0x01000000,用户程序小于64KB.。cmd文件如下:
2.2中断向量表设计
本文中断向量表如下:
上电或复位完成后,DMA按默认时序从CE1地址复制64 KB到零起始地址处,加载完成后,DSP从零地址开始执行。本文中断向量表从程序空间0地址开始存放,每个中断向量8个字节,总计大小为0x200字节。加载完成后程序从0地址开始执行,直接跳转到DSP主程序入口~c_int 00处。
3烧写程序设计
应用程序编写完成后,需要将程序烧写到程序存储器中。程序烧写主要有以下几种方法:
①采用通用烧写器进行烧写;
②使用CCS中自带FlashBurn工具烧写;
③用户自己编写烧写程序,由DSP将加载到片上的应用程序烧写到程序存储器中。
使用通用烧写器烧写时,需要程序存储器为可插拔的,这样给设计带来不便。FlashBurn支持的存储器种类有限,对于使用国产存储器芯片的场合不一定合适,另外FlashBurn不能识别目标文件,需要将目标文件转换为二进制文件后才可烧写。
采用用户自己编写烧写程序的方法较为灵活。具体方法为:单独建立一个烧写工程文件,烧写时,先把应用程序工程编译生成的目标文件加载到目标DSP电路的RAM中,再把烧写工程文件生成的目标文件加载到目标DSP电路RAM的另一个地址空间中,运行main函数后执行烧写程序直到烧写完成。这种烧写方法可以避免两次加载可能造成的覆盖,防止第二次加载时修改第一次加载的内容。
3.1烧写程序的。cmd文件和中断向量表设计
烧写程序的。cmd文件与用户应用程序的。cmd文件相同,但程序地址分配空间须严格区分开来。本文将用户程序地址空间安排在从0开始的0xB400空间内,烧写程序安排在从0xC000开始的0x3400空间内。烧写程序。cmd文件地址空间分配如下:
MEMORY{
VECS:o=0000C000h l=00000400h
PMEM:o=0000C400h l=00003000h
}
如果需要优化程序空间,可以通过编译生成的。map文件得到用户程序和烧写程序实际占用的空间,通过修改,。cmd文件进一步优化。
烧写程序没有中断,可以只保留_c_int00,简单起见,也可以采用与应用程序完全相同的中断向量表。
3.2烧写程序设计
在设计烧写程序前,需要充分了解程序存储芯片的操作过程。本文使用的FLASH芯片AM29LV160的操作码,有写操作、读操作、芯片擦除、块擦除、锁定等十余种操作。FLASH芯片在写操作前需要先进行擦除操作。烧写程序如下:
烧写程序设计和烧写操作中有以下几点需要注意:
①烧写时,一定要先把应用程序目标文件加载到RAM中,再把烧写程序目标文件加载到RAM中,然后运行main函数执行烧写。
②程序中FLASH_ADDRS为自动加载前程序存储的FLASH芯片地址,本文为0X01000000;RAM_ADDRS为加载后程序存储的地址,本文为外部SRAM芯片地址0x00000000.
③进行FLASH芯片操作前需对EMIF进行初始化,程序中my_EmifCog为7个32位二进制数组成的数组,分别配置GBLCTL、CECTL0、CECTL1、CECTL2、CECTL3、SDCTL和SDTIM这7个控制寄存器。本文中CE0接外部32位SRAM芯片,CE2接8位FLASH芯片,分别设置CECTL0为0xFFFF3F23、CECTL1为0xFFFF3F03,其他控制寄存器需要根据应用情况来确定。
④FLASH芯片可整片擦除,也可块擦除,需擦除完成后才能对FLASH芯片进行写操作。FLASH芯片擦除时间较长,需要在擦除子程序后设置断点,等待擦除完成(可以CCS中查看0x01000000起始的FLASH空间全为0xFF为参考)后,再进行程序烧写操作。
⑤程序中PRO_LEN为用户程序长度,为用户应用程序,。cmd文件设置中断向量、程序等分配的总长度,本文为0xB400.
⑥程序加载到的外部SRAM为32位,FLASH芯片为8位,LENDIAN为高电平。烧写程序从SRAM中读取的程序为32位,32位数据需要按照从低到高的顺序烧写到8位FLASH芯片中。
结语
实际工程应用验证了上述烧写及自动加载方法的可行性。本文所述的加载过程比二次加载节省了DSP系统启动时间,但因加载过程中FLASH芯片读写等待时间为默认设置,用户不能更改,程序加载时间仍达120 ms,在某些看门狗时间较短的应用中需要特别考虑。本文的程序烧写方法还可以推广应用于其他的DSP系统中。
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