TMS320C6000系列二次Bootloader的设计与实现

2007-07-25 16:27:14来源: 电子工程师

引 言

随着DSP(数字信号处理器)系统的广泛应用,其程序规模也随之不断扩大,使用芯片本身自带的Boot-loader通过Flash存储器来引导DSP程序,往往受到程序大小和结构的制约,比如程序很大超过厂商固化boot的范围,再如中断向量表的不同位置对程序boot跳转的影响,等等,因此越来越需要更加灵活的引导方式。

系统上电后,由引导程序将DSP的应用程序从该存储器引导到DSP应用板上的高速存储器(如内部SRAM、SDRAM等)中。由于Flash存储器具有电信号删除功能,且删除速度快,集成度高,因此已成为此种存储器的首选。由于Flash存储器的存取速度较慢,写入Flash存储器的程序将在系统上电时被DSP装载到快速的存储器中运行,这个过程称为Boot loader。不同的DSP有不同的引导方式。以TI公司TMS320C6000系列芯片为例,自举方式有3种:无自举(No Boot),CPU直接开始执行地址0处的指令;主机自举(Host Boot),系统复位后主机通过CPU的HPI(主程序设计接口)初始化DSP的存储空间;ROM自举(ROM Boot),DMA控制器从CEl空间复制固定长度程序的地址0处,然后从地址0处开始执行。对于620x/670x DMA,复制64 kB数据从CEl到地址0;而对于621x/671x EDMA,复制1 kB数据从CEl地址开始到地址0。

关于TI公司的C6000芯片二次Bootloader在许多文献都介绍过,包括二次Bootloader的PLL、EMIF的设置和搬移表的设置和Flash存储器的烧写过程,但是对于有中断向量表的二次Bootloader实现的文献很少。本文以TI公司高性能DSP的代表作TMS320C6000系列芯片为例,介绍了一种带中断向量表的二次Bootloader的新途径,从而为TMS320C6000系列DSP的开发提供了一种新的思路。该方法在实际中得到具体应用,系统运行稳定可靠。

1 二次Bootload的过程

TMS320C6713是TI公司推出的TMS320C67xx系列浮点DSP中最新的一种芯片。TMS320C6713每周期可以执行8条32位指令;支持32/64位数据;具有最高225 MHz的运行速度和1800 MIPs(百万次运算每秒)或1350 MFLOPS(百万次浮点运算每秒)的处理能力;同时是有强大的外设支持能力;EMIP(外部存储器接口)可以很方便地与SDRAM、SBSRAM、Flash存储器、SRAM等同步和异步存储器相连,16位EHPI接口可以与各种处理器接口;另外,还有优化的多通道缓存串口和多通道音频串口,这些外部接口使设计人员可以很容易实现自己的应用系统。

在选择ROMBoot方式时,RESET由低变高后,C6713的CPU内核处于复位状态,而C6713的其他部分则开始工作,此时EMIF的CEl空间根据ROM Boot的方式自动地配置为8/16/32位异步存储器接口,并且CEl空间读/写时序自动地配置为最大,随后将CEl空间的前1 kB复制到0x0000 0000地址处。通过这1 kB的数据实现对其他程序的引导。对于中断向量表设在0x0000 0000~0x0000 0400处的程序来说,1 kB数据中处包含EMIF设置代码和搬移程序外,必然也包含中断向量表。本文重点叙述带中断向量表的Bootloader的过程,中断向量表起始地址为0x00000000。如果程序长度小于1 kB,那么就不需要二次bootloader,但是往往程序长度都会大于1 kB,所以二次bootloader是必然的过程。

二次Bootloader的实现需要引入EMIF设置和搬移的程序,即编写boot_c671x_2.s62、c6713_emif.s62,lnk2.cmd和boot.cmd3个文件。本文以实现多通道缓冲串口的程序进行说明,实现二次Bootload的过程框图如图1所示。

首先调入调试好的用户程序工程文件MeBSP_test.pjt工程作为例程,然后在此工程文件中引入3个文件。

程序编写好后,要引入3个很重要的文件;EMIF的值定义文件(c6713_emif.s62);关于EMIF的设置和数据搬移的程序(boot_c67lx_2.s62);cmd配置文件(lnk2.cmd)。同时,其原来的mcbsp.cmd文件要去掉。图2做了一个对比。图2(a)为原程序,图2(b)为生成要烧写的数据的程序,图2(b)中加入了3个文件,原有的mcbsp.cmd去掉了。其中boot_c67lx_2.s62是通用的,c6713_emif.s62要根据具体实际的芯片配置EMIF的参数。

其中boot_c671x_2.s62包含了.boot_load的函数,这个函数包含几个过程,如图3所示。c6713_emif.s62文件包括EMIF的几个参数配置。Ink2.cmd文件位COFF的配置。

其次,就是把生成的*.out文件首先使用CCS开发环境自带的工具Hex6x.exe把工程生成的*.out文件转化成hex格式,在DOS环境下指令为>Hex6x.exeboot.cmd。

最后根据Flash存储器芯片的要求把hex文件烧写到Flash存储器中指定的地址即可。本例采用的AM29LV800BB-70ecFlash存储器芯片,采用3.3 V供电,完全兼容JEDEC标准,并支持在系统编程,用户只需向其内部的命令寄存器写入命令序列即可实现部分擦除、全部擦除、数据写人等功能;同时可提供硬件和软件方法来检查Flash存储器的操作执行情况。首先需要对芯片进行擦除全部变为0xFFFF,然后再进行烧写。由于Flash存储器是以16位进行访问的,所以对Flash存储器而言其物理地址以16位为单位进行编址,而程序中使用的逻辑地址是以字节为单位进行编址的,二者之间的关系如下:逻辑地址=物理地址<<1,所以程序中有地址偏移。下面给出烧写的程序。

2 带有中断向量表的二次Bootloader的实现

第1节介绍了一般的二次Bootload过程,但当需要boot带中断向量表的程序时,需要仔细考虑3个重要文件的编程,否则将会遇到意想不到的后果。

2.1 配置文件Ink2.cmd

Ink2.cmd有了细微差别,此时有中断向量表,所以在分配时要考虑vectors的分配空间。在配置文件中差异主要在Memory中,section的部分如下:

SECTIONS

MEMORY的差别具体如下:

a) 没有考虑中断向量表配置的部分程序:

b) 考虑中断向量表配置的部分程序:

.vectors为中断向量表,其有0x200的长度的数据,必须放在0x90000000的地址处,.boot_load紧接着放置。

2.2 中断向量表文件vec.asm

还有一个很重要的一点是图2中vec.asm文件的变化。在调试程序时,中断向量表开始会直接跳到c_int00处,但是待烧写的前1 kB数据,首先要进行EMIF设置和搬移过程,所以其指向要发生变化。

vecter.asm部分程序如下:

a) 原程序的vecter.asm部分程序:

b) 产生Bootload数据的程序的vecter.asm部分程序:

以上程序中,程序a)开始是指向c_int00,程序b)为指向_boot,即.boot_load()的人口。这是因为在1 kB的程序复制完成后,程序即开始执行。首先应执行二次boot程序,即入口点_boot,完成二次boot后,再执行正常的初始化C语言环境代码,进而跳转到用户main函数。此时生成的.out的文件,通过hex6x.exe转化成可烧写的数据。

2.3 转换数据的配置文件boot.cmd

通过hex6x.exe可以把boot.out文件转化成boot.hex形式,方便烧写到Flash存储器中。此时Boot.cmd的也要做相应的变化,把中断向量表的程序同.boot_load程序,程序段,数据段一样转化过来。

boot.cmd配置程序如下:

a) 没有考虑中断向量表的boot.cmd配置:


b) 考虑中断向量表boot.cmd配置:

以上程序中len可以根据实际程序的长度进行修改,如果用hex6x.exe boot.cmd进行转化,程序长度过短时,会产生警告提示。此时可以查看map文件,看看程序和数据占用的空间来定len的大小,只要len大于实际的程序长度即可。Romwidth根据所用的Flash存储器的位数来定,如果是8位的就写8,如果是16位的就换成16。以上程序中,程序b)与程序a)不同的是加入了.vectors,使得生成的boot.hex文件中0x0000 0000地址就为vectors的程序。此时生成的*.hex的文件可以烧写到Flash中。

3 结束语

本文以TI公司高性能DSP TMS320C6000系列芯片为例,介绍了从Flash存储器进行引导,带中断向量表的二次Bootloader的新途径,其中对Bootloader的程序需要改写的部分详细叙述了具体的差别,从而为TMS320C6000系列DSP的开发提供了一种新的思路。该方法简单可行,在TI公司提供的文档上,只要稍做修改就可以得到正确的结果,该方法已在实际工程中得到具体应用,系统性能稳定。一般情况下中断向量表的首地址都为0x0000 0000,如果中断向量表没有设在0x0000 0000地址时,要对boot_c671x_2.s62文件中ISTP进行设置,此时vectors就不需要放在1 kB的数据中,而是在1 kB的程序空间中指向vectors的初地址。

关键字:程序  中断  指令  存储

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/dsp/200707/14846.html
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