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隨著嵌入式系統向體積更小、性能更高的方向發展，傳統的DIP(雙列直插)集成電路因體積龐大、元器件I／O引腳數量受封裝限制等缺陷，已逐漸淡出人們的視線。在嵌入式產品設計中，大量采用SMT貼片元器件，既提高了性能，又節省了寶貴的空間。由于采用貼片元器件，無法將FLASH存儲器等元器件從電路板上取下來單獨進行編程。專用編程器的方式已經很少采用，取而代之的是采用基于仿真器連接的JTAG接口的在線編程方式。這種在系統帶電編程的方式不受時間和空間的限制，隨時隨地都可進行，且產品軟件版本升級容易。 在嵌入式系統中，為了實現程序的脫機自動運行，程序往往固化在電可擦除的FLASH存儲器中。要實現一個嵌入式系統的帶電脫機運行，在線編程就成為嵌入式系統開發過程的必經之路。由于在線編程涉及到硬件和軟件方面的內容，因此要從頂層設計和系統的角度來考慮在線編程。硬件設計要為軟件設計作鋪墊，盡可能簡化軟件設計。 本文以TI公司的DSP芯片TMS320C6711D和AMD公司的4 Mb FLASH存儲器AM29LV400B為例來介紹兩種在線編程方式。 1 DSP與FLASH存儲器的兩種硬件連接關系 1．1 以Ready信號作為硬件握手 帶有Ready信號的TMS320C6711D的EMIF(Exterhal Memory Interface)接口與FLASH存儲器AM29LV400B的硬件連接如圖1所示。由于AM29LV-400B輸出的就緒信號／忙信號()為OD(漏極開路)輸出，需要在該信號上加上拉電阻并連接到VCC。 1．2 采用無Ready硬件連接的軟件握手 不帶Ready信號的TMS320C6711D與FLASH存儲器AM29LV400B的硬件連接如圖2所示。 2 軟件設計 2．1 帶有硬件握手的軟件設計 帶有Ready信號連接的FLASH存儲器編程時序如圖3所示。FLASH的就緒信號／忙信號()輸出為低電平時，表明FLASH正忙，處于編程或擦除狀態。由于DSP與FLASH存儲器采用Ready／Busy信號作為硬件握手信號，當Ready／Busy信號為低電平時，CPU在總線時序上插入等待周期，直到Ready／Busy信號解除(為高電平)。在Ready信號為低電平期間，由于CPU處于等待狀態，程序被暫停執行，因此不需要通過軟件來判斷FLASH存儲器的編程或擦除狀態。 2．2 帶有軟件握手的軟件設計 FLASH的就緒信號／忙信號()輸出為低電平時，表明FLASH正忙，處于編程或擦除狀態，此時寫入或讀出的數據是無效的，不是程序員需要的數據；當該信號輸出為高電平時，表明FLASH已處于就緒狀態，可對其進行寫入或讀出數據的操作。 由于DSP與FLASH存儲器的接口采用軟件握手，在對FLASH存儲器進行編程或擦除時，DSP的總線周期中不會由硬件自動插入等待周期，如果此時仍采用2．1節的FLASH編程函數對FLASH存儲器進行編程，則會得到錯誤的編程結果。編程結束后會發現FLASH存儲器中有一部分內容仍然是0xFFFF，處于編程前的狀態。雖然對FLASH存儲器進行了編程操作，但由于FLASH存儲器上一次編程操作還未完成，本次的編程操作無效，數據根本寫不進FLASH存儲器。在CCS3．1中用“View／Memery”功能查看FLASH存儲器，就會發現FLASH存儲器中的數據等間隔地出現編程正確和編程不正確的現象。筆者在自己設計的TMS320C6711D-250嵌入式模塊(帶有AM29LV400B FLASH存儲器)上，通過斷開DSP與FLASH存儲器的硬件Ready信號進行編程測試，無等待狀態的測試結果見表1，有等待狀態的測試結果見表2。 可見，在沒有硬件握手的情況下，需要通過軟件來判斷當前FLASH存儲器編程或擦除的狀態來進行編程操作。如果FLASH存儲器正處于編程或擦除過程中，則無法繼續對FLASH存儲器進行編程，需等到FLASH存儲器上一次數據編程(寫入)完成時才能進行下一次數據編程(寫入)。否則，會得到錯誤的編程結果，造成編程后數據校驗失敗。 大多數FLASH存儲器都提供了一個或幾個狀態位來表示當前FLASH存儲器編程或擦除的狀態，大多支持通過其數據總線D7數據位的狀態來判斷FLASH存儲器當前編程或擦除的狀態。這是大多數FLASH存儲器數據手冊推薦的編程輪詢算法，但經過筆者測試，這種算法比較繁瑣，會造成部分編程內容不正確，可采用將編程數據讀出、與寫入數據進行比較的簡單方法，實現軟件等待狀態的插入。 說明：TMS320C6711D與AM29LV400B FLASH存儲器采用16位數據連接，DSP EMIF CEl存儲器空間初始化為32位總線寬度(CEl端口連接16位FLASH存儲器)，讀取／寫入FLASH存儲器的32位數據中高16位無效。 帶有軟握手的FLASH存儲器編程函數如下： 3 兩種在線編程方式的區別 在硬件上加入硬件握手的FLASH存儲器在線編程方式設計簡單，在應用中只須考慮擦除和編程，而無須考慮FLASH存儲器的當前狀態。當FLASH存儲器正處于擦除和編程狀態而未完成時，FLASH存儲器產生的忙信號通過FLASH存儲器與DSP之間的硬件連接直接送入DSP，由DSP硬件在其總線訪問周期中自動插入等待周期，暫停DSP處理器的執行；當FLASH擦除和編程狀態完成時，由FLASH存儲器產生的就緒信號通過FLASH存儲器與DSP之間的直接硬件連接將就緒信號送入DSP，解除DSP的等待狀態，繼續程序的執行。而采用軟件握手的FLASH在線編程方式需要程序員在軟件中判斷FLASH存儲器的當前狀態。只有當FLASH存儲器擦除過程完成時，才能對其進行編程；當FLASH存儲器的一次編程(數據寫入)過程完成時，才能進行下一次的編程(數據寫入)。軟件設計繁瑣，且要經過多次調試。 |
