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一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)必須要有一個(gè)合適的存儲(chǔ)器存放用戶代碼。Flash是一種非易失性存儲(chǔ)器,而且具有電可擦寫(xiě)、容量大、價(jià)格便宜等特點(diǎn),通常可用于在DSP系統(tǒng)中存放用戶代碼。 Flash在正常使用前要進(jìn)行編程,即將用戶代碼寫(xiě)入Flash。在系統(tǒng)編程方法不需要其它編程設(shè)備和編程電源,只借助于仿真器,可直接通過(guò)DSP燒寫(xiě)程序?qū)lash進(jìn)行編程。本文所使用的編程方法就屬于在系統(tǒng)編程。 本文首先介紹常見(jiàn)的Flash編程方法,然后詳細(xì)介紹本文方法的原理,以及DSP系統(tǒng)上電加載原理,最后給出整個(gè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程并分析了Flash編程時(shí)需要注意的一些問(wèn)題。 圖1 系統(tǒng)上電的工作步驟圖2 程序流程 Flash編程方法 常見(jiàn)的Flash編程方式 Flash在正常使用前必須寫(xiě)入用戶程序,傳統(tǒng)上有3種編程方法：由供應(yīng)商出貨前把程序代碼寫(xiě)入Flash、編程器編程和在系統(tǒng)編程。 第1種方法不能滿足用戶更改代碼的需求,所以在開(kāi)發(fā)階段不宜采用。當(dāng)使用編程器編程時(shí),要求Flash固定在PCB板前必須把用戶程序?qū)懭肫瑑?nèi)。因此,現(xiàn)在一般都優(yōu)先考慮在系統(tǒng)編程方法,首先應(yīng)確定所選的DSP是否直持在系統(tǒng)編程。現(xiàn)行的在系統(tǒng)編程的方法一般是先把待加載程序（用戶程序）的.out文件(COFF格式)轉(zhuǎn)成HEX格式,然后去掉HEX格式文件的文件頭,再通過(guò)燒寫(xiě)程序?qū)懙紽lash里去。也可以不進(jìn)行COFF格式到HEX格式的轉(zhuǎn)換這一步,把COFF文件作為源文件,去除文件頭信息后將其寫(xiě)入Flash。 本文方法的編程原理 本文的實(shí)現(xiàn)方法比較簡(jiǎn)單,首先把用戶程序映射到系統(tǒng)RAM,再把用戶程序作為數(shù)據(jù)直接從RAM搬入Flash中。 首先在CCS上完成用戶程序,生成可執(zhí)行的.out文件,將該文件設(shè)為文件1進(jìn)行加載;然后加載燒寫(xiě)程序的.out文件,將其設(shè)為文件2;最后運(yùn)行文件2,通過(guò)它把文件1燒入Flash。 操作步驟非常簡(jiǎn)單,這里要說(shuō)明幾點(diǎn)。首先,2個(gè).out文件各自獨(dú)立,文件2加載后,文件1成為數(shù)據(jù),CCS在運(yùn)行時(shí),運(yùn)行的是最新加載的程序,也即文件2。其次,文件2與文件1映射到RAM中的物理空間各自獨(dú)立,也就是文件2不能映射到文件1已映射的地方,如果發(fā)生重疊,文件2的內(nèi)容就會(huì)覆蓋原先文件1映射到該地址空間的內(nèi)容,寫(xiě)入Flash的內(nèi)容就會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。再次,用戶程序里包括了二次加載程序,以在自舉時(shí)把用戶程序從Flash還原到RAM中。
表1 Am29LV033C內(nèi)存指令表 二次加載和Bootloader 要保證用戶程序的正確運(yùn)行,僅把程序?qū)懭隖lash是不夠的,必須保證上電后,程序能夠從Flash中正確恢復(fù)到RAM。系統(tǒng)上電工作步驟如圖1所示。 DSP首先自檢,得到程序的加載模式。在C6000中主要有2種模式,一種是主機(jī)加載模式,也即DSP從0x0000 0000開(kāi)始執(zhí)行程序;另一種是ROM加載模式,該模式又有8位、16位、32位幾種,不同的DSP略有不同,這里選用8位ROM模式。工作時(shí),DSP先從地址0x9000 0000開(kāi)始,把0x9000 0000"0x9000 0400這1K（在C62xx中是64K）的數(shù)據(jù)搬到0x0000 0000"0x0000 0400,然后再?gòu)?x0000 0000開(kāi)始執(zhí)行程序。這一次加載由DSP自行完成,但是1K的程序作為用戶程序顯然不夠,因此,這1K的程序要做成加載器,也就是手工寫(xiě)的Bootloader,利用它把用戶程序從Flash搬入RAM。加載器搬運(yùn)用戶程序又是一次加載,因此把這個(gè)過(guò)程統(tǒng)稱為二次加載。 Bootloader要完成兩項(xiàng)功能,第一,把其它程序搬到指定的地址;第二,跳轉(zhuǎn)到用戶程序入口,這里要先修改ISP,再跳轉(zhuǎn)到復(fù)位中斷,因此在Bootloader的最后總是一條跳轉(zhuǎn)指令。由于Bootloader在Flash中的位置是0x9000 0000"0x9000 0400,而B(niǎo)ootloader又是放在用戶程序里的,因此,為了方便燒寫(xiě)程序把Bootloader寫(xiě)到該位置,這里在用戶程序的.cmd文件中把bootloader定位在程序段的起始位置。 編程方法實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)配置和參數(shù)設(shè)置 TMS320DM642是TI公司的一款視頻圖像DSP,工作時(shí)鐘最高可達(dá)到600MHz。程序存儲(chǔ)器最大可調(diào)至272M×8位,其EMIF接口分4個(gè)空間,即CE0"CE3。Flash映射到CE1空間,其地址為0x90000000"0x90400000,上電時(shí)采用8位ROM加載方式。 Am29LV033C是AMD公司生產(chǎn)的Flash存儲(chǔ)器,其主要特點(diǎn)有：3.3 V單電源供電,可使內(nèi)部產(chǎn)生高電壓進(jìn)行編程和擦除操作;只需向其命令寄存器寫(xiě)入標(biāo)準(zhǔn)的微處理器指令,具體編程、擦除操作由內(nèi)部嵌入的算法實(shí)現(xiàn),并且可以通過(guò)查詢特定的引腳或數(shù)據(jù)線監(jiān)控操作是否完成;可以對(duì)任一扇區(qū)進(jìn)行讀、寫(xiě)或擦除操作,而不影響其它部分的數(shù)據(jù)。 由于4MB的Flash ROM有22根地址線,而DM642只有20根地址線,因此加入FPGA,對(duì)Flash進(jìn)行分頁(yè),這里共分8頁(yè),每頁(yè)512KB,每頁(yè)內(nèi)含8塊,每塊64KB。 Am29LV033C有多條內(nèi)存指令,可以實(shí)現(xiàn)芯片ID的讀取、軟件復(fù)位、整片擦除、塊擦除等。在這里主要介紹燒寫(xiě)時(shí)用到的指令,其擦寫(xiě)命令如表1所示。表中的XXX表示任意地址,SA為塊地址,即地址線的第16位到21位,PA為燒寫(xiě)地址,PD為燒寫(xiě)數(shù)據(jù)。 待燒寫(xiě)程序（用戶程序）為USER.out,大小為2M;燒寫(xiě)程序?yàn)镕BCT.out,大小為4K,地址分配如表2所示。 編程過(guò)程 第一步,對(duì)整個(gè)Flash進(jìn)行一遍擦除。因?yàn)镕lash在編程時(shí)只能把“1”置為“0”,而不能把“0”置為“1”。 第二步,判斷擦除結(jié)束。通過(guò)DQ6、DQ7均可完成判斷,當(dāng)DQ6位不再跳變時(shí)說(shuō)明擦除結(jié)束。這里通過(guò)讀取最后一位數(shù)據(jù)是否為“0xFF”來(lái)完成判斷。 第三步,進(jìn)行軟件復(fù)位。軟件復(fù)位使Flash處于就緒狀態(tài),當(dāng)Flash在進(jìn)行擦除、編程時(shí)軟件復(fù)位信號(hào)無(wú)效。 第四步,取得編程地址。如果地址超過(guò)最大地址則編程結(jié)束。
表2 程序的地址分配 注意事項(xiàng) 對(duì)于不同的DSP,不同的Flash,在實(shí)現(xiàn)時(shí)可能不一樣,這里有幾個(gè)問(wèn)題必須注意： （1） 文件1和文件2的.cmd文件要分配好各自的地址,地址空間不能重疊。 （2） 不是每個(gè)DSP都可以實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程,如TMS320C6204就不行,而C621x,C64x等就可以。原因在于Flash在編程時(shí)速度較慢,一般為ms級(jí),所以需要WE#信號(hào)的有效時(shí)間較長(zhǎng)。但是,一般的WE#有效時(shí)間都只有幾十ns,這么短的時(shí)間不足以讓DSP把內(nèi)容寫(xiě)進(jìn)Flash。C64x等之所以能實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程,是因?yàn)樵诰幊虝r(shí)DSP自動(dòng)延長(zhǎng)了編程的有效時(shí)間。 （3） 如果用戶程序中不含加載器程序,那么用戶程序的目的地址就不能從Flash的前1K地址開(kāi)始。 （4） 不同型號(hào)Flash的編程時(shí)序和指令可能會(huì)有所不同,編程之前要弄清該Flash的編程時(shí)序和指令。如果Flash要求有偏移地址,就需要加上基地址。 （5） 對(duì)于程序的未初始化段不必?zé)隖lash,可以參考.map文件,里面對(duì)于各段有詳細(xì)說(shuō)明。 結(jié)語(yǔ) 利用上面的方法,本文在TMS320DM642平臺(tái)中通過(guò)JTAG仿真頭,成功地實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)編程,為程序的調(diào)試提供了一種非常方便的手段,也為用戶程序的升級(jí)提供了一種簡(jiǎn)單易行的方法,同時(shí)這個(gè)方法也在C6211環(huán)境下成功實(shí)現(xiàn),其它DSP同樣可參考本方法。 |
