摘  要: 在分析比較了title="TMS320C6000">TMS320C6000的三種自舉模式后,針對原來DSP自舉模式的利弊提出了一種可行的系統引導解決方案,并以基于TMS320C6202的圖像處理系統的引導實現為例進行了詳細介紹。

　　關鍵詞: 自舉模式  數字信號處理  Flash芯片

　　在數字信號處理(DSP)系統設計中,通常不把程序固化在DSP內,而是將程序先保存在片外存儲器內,在系統上電后利用DSP自舉引導功能將片外程序調入片內程序空間后運行程序。要設計好系統的自舉,首先要了解DSP的自舉流程;其次要清楚DSP程序的結構以及存儲空間的分配;然后根據實際系統的需要實現自己系統的自舉。下面針對TI的TMS320C6000系列DSP,介紹一種可行的系統引導解決方案,并以基于TMS320C6202(以下簡稱C6202)的圖像處理系統的引導為例進行詳細說明。

1  系統引導設計

1.1 各類自舉模式的比較選擇

　　TI公司的TMS320C6000系列DSP有三類自舉模式:主機(HPI)引導模式、不加載模式和ROM加載模式。

　　在主機引導模式下,外部主機在DSP處于復位狀態、硬件其他部分保持正常狀態期間通過主機口將程序寫入DSP的內部存儲空間;然后將主機口控制寄存器中的DSPINT位設置為1,使DSP退出復位狀態,開始執行0地址處指令。該模式下DSP無法自己完成初始化,需有一主機控制。所以主機引導模式不適用于一般的基于DSP的系統。

　　在不加載模式下,C6000直接從0地址處執行程序指令,這時0地址處的存儲器可以為SDRAM、SBSRAM、32位異步器件、DSP內部RAM空間的一個。顯然,只有0地址為32位Flash(或ROM)時才能實現系統上電后的正常運行。然而,當前的Flash多為8位或者16位,所以至少需2片16位的Flash才能在該模式下實現系統的自引導,而用多片Flash就會增加系統的負擔和成本。所以這個模式在C6000中也不是最好的。

　　C6000整個外部程序空間分為CE0～CE3四個空間。在ROM加載模式下,DSP上電后首先通過DMA/EDMA將CE1空間的64KB(C6201/C6202/C6701)或1KB(C6211/C6711)數據復制到0地址處,然后開始執行地址0處的指令。該模式下CE1空間可以是8位、16位或32位ROM/Flash,EMIF會自動將相鄰8/16位數據合成為32位的指令。所以采用這種加載方式的接口設計簡單,DSP的EMIF可以與Flash實現無縫連接,而且只需一片Flash即可。

　　縱觀上述三種自舉模式可知,ROM加載模式是最方便有效的。然而當系統DSP運算較為復雜、運算量較大,程序空間大于64KB(C6201/C6202/C6701)或1KB(C6211/C6711)時,在上電后系統就無法把所有的程序放入DSP內存儲,從而無法正確實現系統的自引導。另一方面,由于C6x0x系列的DSP采用哈佛結構,程序空間和數據空間完全分開,不能通用,而DSP0地址開始的64KB為程序空間,所以在64KB程序復制到0地址后數據常量空間也需要被導入數據空間,否則系統同樣無法實現自引導。

1.2 ROM加載模式下的系統引導設計

　　經過分析,在原來ROM加載模式基礎上設計了如下的一種系統引導方式,從而解決了程序較大、數據空間不能初始化等問題。

　　首先,自行編制一引導程序(稱為loadprogram)。該程序可將存放于CE1空間內的系統目標程序和常量數據分別調入DSP程序和數據空間。loadprogram程序的起始地址為0,數據常量地址為CE1空間的某固定地址。之后,將loadprogram程序代碼固化在CE1空間的首地址,其數據常量固化在loadprogram定義的CE1空間。

　　如圖1所示,在ROM加載時,DSP自動將CE1空間的loadprogram導入DSP0地址處,而數據常量也已經存在于loadprogram定義的數據空間中。這樣在ROM加載結束后DSP自動運行0地址程序,即loadprogram程序,從而進行系統的第二次加載,即將系統目標程序和數據加載到DSP內,然后運行系統目標程序。這樣就最終實現了系統的正確引導。

1.3 設計實現中的問題

　　在實現這個系統自舉設計中有二個需要注意的問題。

　　(1)loadprogram和系統目標程序都是在DSP內部空間運行的,所以要合理分配二個程序在DSP內的程序空間和數據空間。系統目標程序在DSP內的存儲空間不能和loadprogram的存儲空間重合,否則在loadprogram的運行過程中,loadprogram內容會被改寫,從而使整個系統引導的過程出錯。

　　(2)loadprogram和系統目標程序以及它們的一些數據常量都要固化在Flash/ROM內,所以必須得到它們的程序和數據代碼,并且合理安排它們在Flash/ROM的排放,最終方便有效地實現系統的引導。

2  實  例

　　本實例用TMS320C6202來實現視頻圖像的編碼。系統的自引導主要由C6202和256KB的16位Flash(SST39VF400A)實現。

2.1 系統目標程序

　　系統的編碼程序由匯編和C語言編寫實現,經過編譯得到目標執行文件program.out,它由表1所示各段組成。其中.vector和.text段為程序代碼段;.cinit為C編譯后產生的變量初值表,在程序開始的時候系統會將.cinit中的初值寫入C中定義的各需要賦初值的變量空間中;.const和.data分別為C和匯編中的常量段;其他各段為系統的變量、堆棧等無需初值的數據段。所以loadprogram就是要將.vector、.text、.cinit、.const、.data寫入相應的DSP內部空間中。

　　目標程序要做的就是把執行文件program.out轉化為代碼,燒寫入Flash,以防被loadprogram讀取寫入DSP內。這里,首先用hex6x.exe將program.out轉化為16進制文件,然后利用自編的程序對其進行整理,得到3個隊列:

　　short pg[]={0xA02A,0x01DD,……};　　　/*程序代碼隊列,包括程序和數據代碼*/

　　unsigned int addarray[]={0x0,0x0d00,0x80003968,0x80004310,0x8001a358};

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　/*代碼地址隊列*/

　　int sectlen[]={512,56288,176,5666,64};　　　　/*代碼長度隊列,各起始地址開始的代碼長度*/

　　也就是說,pg[]由地址分別為addarray[0]、addarray[1]、addarray[2]、addarray[3]、addarray[4],長度分別為sectlen[0]、sectlen[1]、sectlen[2]、sectlen[3]、sectlen[4]的五段代碼組成。

　　將pg[]燒入Flash內的空間。

2.2 loadprogram程序

　　如上所述,loadprogram就是要將上述五個代碼段寫入相應的addarray[0]、addarray[1]、addarray[2]、addarray[3]、addarray[4]地址中。由于C6202的程序空間只能通過DMA方式訪問,所以采用DMA方式進行系統程序的引導。關鍵代碼如下:

　　整個loadprogram編譯后的組成如表2所示。

　　同目標程序一樣,也可以得到pg[]、addarray[]、sectlen[]三個隊列。

2.3 Flash與DSP的空間分配

　　如圖2所示,圖中標號1表示loadprogram程序內容,標號2表示目標程序內容。由于Flash即CE1空間的64KB代碼將會直接加載到DSP內運行,所以loadprogram在Flash和DSP內的地址是一一對應的,而loadprogram的

.cinit空間始終是CE1多余的某部分空間。這樣就避免了ROM加載后.cinit空間沒有被初始化而導致系統出錯的問題。

系統目標程序的代碼是由loadprogram讀入的。只要在loadprogram中明確目標代碼的位置和長度,就可以正確地把Flash內的代碼導入。所以把目標程序代碼的4個段連續放在Flash內的固定地址。

　　從DSP內存空間分配圖中可以發現,loadprogram和目標程序的中斷矢量表.vector是重疊的,但這并不影響自舉功能的實現。DSP上電后loadprogram(包括其vector1程序)被拷貝到DSP內,然后DSP運行0地址程序,也就是vector1首句程序——跳轉指令,跳轉到loadprogram起始地址開始運行。loadprogram運行時會將program的vector2程序覆蓋到原0地址開始的vector1。由于loadprogram已不再用到原vector1,所以覆蓋并不影響整個boot過程,這進一步方便了程序設計。而二個程序的.text段(見表1、表2及圖2)是完全不重復的,這種分配保證了.text1運行完之前不會被.text2覆蓋而導致程序出錯。

　　根據Flash的分配方案,把二個程序的代碼燒入Flash內,設置好控制DSP的自舉模式的五個管腳BOOTMODE[4:0],這里設為10101,即ROM加載模式、16位Flash,就可以正確地實現系統的自引導了。

上述引導過程已經通過實踐,并證實可行。

參考文獻

1  仁麗香,馬淑芬.TMS320C6000系列DSPs的原理與應用.北京:電子工業出版社,2000

2  Texas Instruments Inc.TMS320C6000 Peripherals Reference Guide,1999

3  Texas Instruments Inc.TMS320C6000 Optimizing C Compiler User′s Guide,1999

4  Texas Instruments Inc.TMS320C6000 DMA Example Applications,2002