F1aSh存儲(chǔ)器在TMS320C3X系統(tǒng)中的應(yīng)用

以基于TMS320C32 DSP開發(fā)的故障錄波裝置為模型，介紹AMD公司的Flash存儲(chǔ)器Am29F040摘 要 的原理和應(yīng)用；利用它的操作過程實(shí)現(xiàn)斷電后仍然可以將子程序保存在F1ash存儲(chǔ)器內(nèi)的特 性，結(jié)合TMS320C3x提出實(shí)現(xiàn)DSP系統(tǒng)上電后用戶程序的自動(dòng)引導(dǎo)的方法。

關(guān)鍵詞 Flash存儲(chǔ)器 TMS320C32 自動(dòng)引導(dǎo) Am29F040

引 言

在對(duì)電力系統(tǒng)斷路器的狀態(tài)監(jiān)測過程中，需要對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，以便于查看；而在故障期間難免會(huì)出現(xiàn)停機(jī)的現(xiàn)象，因此，如何在斷電的狀態(tài)下保存數(shù)據(jù)，就成為一個(gè)關(guān)鍵問題。對(duì)于故障出現(xiàn)的監(jiān)測裝置必須滿足兩個(gè)基本的特性--實(shí)時(shí)性和快速性。這兩種特性都需要以快速處理大量的數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，所以我們采用數(shù)據(jù)信號(hào)處理DSP來滿足這方面的要求?，F(xiàn)在，閃存(Flash Memory)已經(jīng)成為DSP系統(tǒng)的一個(gè)基本的配置。 這里Flash存儲(chǔ)器主要用來存放用戶程序代碼。一般來說，將用戶需要的程序代碼裝入F1ash存儲(chǔ)器有三種方法：一種是在存儲(chǔ)器出廠前將數(shù)據(jù)寫入；一種是用戶使用編程器自己編程；最后一種是將存儲(chǔ)器安裝在用戶電路板后進(jìn)行編程。隨著芯片制造工藝的提高，芯片的集成度也越來越高，使Flash存儲(chǔ)器正在向小型化、貼片式方向發(fā)展。本文結(jié)合TMS320C3x系列的DSP上電引導(dǎo)表產(chǎn)生方法，討論AMD公司生產(chǎn)的Am29F040閃存在系統(tǒng)中的編程方法。

1 Flash存儲(chǔ)器Am29F040

Am29F040是AMD公司生產(chǎn)的Flash存儲(chǔ)器，主要作用是固化程序和保存歷史數(shù)據(jù)，也就是開機(jī)后執(zhí)行閃存的程序，并在程序執(zhí)行的過程中實(shí)時(shí)地保存或修改其內(nèi)部的數(shù)據(jù)單元。 下面首先介紹Am29F040的特點(diǎn)和操作。 Am29F040是采用5 V單電源供電的可編程只讀存儲(chǔ)器，是一種電可擦除與重新編程的器件。該器件由8個(gè)獨(dú)立的64 K字節(jié)塊組成，訪問速度為55~150 ns。片內(nèi)的狀態(tài)機(jī)控制編程和擦除器件、嵌入式字節(jié)編程與區(qū)段／芯片擦除功能是全自動(dòng)的。內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。


A0～A18：地址線。其中A8～A18提供存儲(chǔ)區(qū)地址， 行地址確定所在扇區(qū)；A0～A7選定某扇區(qū)的一 個(gè)字節(jié)，扇區(qū)容量是256字節(jié)。DQ0-DQ7：數(shù)據(jù)輸入／輸出。在讀周期輸出數(shù)據(jù)； 在寫周期接收數(shù)據(jù)。寫過程中寫入的數(shù)據(jù)被內(nèi) 部鎖存。CE：輸入，芯片使能, 低電平時(shí)選中該器件。OE：輸入，輸出使能, 低電平時(shí)打開數(shù)據(jù)輸出緩沖 區(qū)，允許讀操作WE：輸入，寫使能，低電平時(shí)允許寫操作。Vcc為5V電源。Vss為地。 工作方式有讀方式、待機(jī)方式、輸出禁止及算法選擇。 例如，對(duì)于寫操作的編程命令，如表1所列。 其中：RA為被讀出的存儲(chǔ)單元地址； PA為被編程的存儲(chǔ)單元地址； RD為所選地址單元被讀出的數(shù)據(jù)； PD為所選地址單元被編程的數(shù)據(jù)。 除編程地址、區(qū)段地址和讀地址之外的所有總線周期地址，地址引腳A18、A17、A16、A15為高或低。 下面以命令表的編程命令為例，簡要介紹字節(jié)編程。表1所列命令是一個(gè)4總線周期指令。首先，在地址5555H寫入數(shù)據(jù)0AAH，地址2AAAH寫入數(shù)據(jù)055H，再在地址5555H寫入數(shù)據(jù)AOH，最后是編程的地址和數(shù)據(jù)。 對(duì)于芯片擦除功能，自動(dòng)地提供編程和電擦除之前，校驗(yàn)所有存儲(chǔ)單元所需的電壓和時(shí)序，然后自動(dòng)擦除并校驗(yàn)單元界限。利用數(shù)據(jù)輪詢(data-polling)特性，可以監(jiān)視自動(dòng)芯片擦除操作期間器件的狀態(tài)，以檢驗(yàn)操作是否完成。 程序如下：int Chip-Erase (){*(int*)0x00005555=0xAAAAAAAA； /*寫芯片擦除命令部分*／*(int*)0x00002AAA=0x55555555；*(int*)0x00005555=0x80808080；*(int)0x00005555=0xAAAAAAAA：*(int*)0x00002AAA=0x55555555；*(int*)0x00005555=0x10101010；while((*(int)0x000055550x80808080)!=0x80808080) /*數(shù)據(jù)輪詢*／ 對(duì)于區(qū)段擦除暫停，在區(qū)段擦除期間擦除暫停有效，數(shù)據(jù)值為BOH，不管地址值。區(qū)段擦除恢復(fù)，僅在擦除暫停之后擦除有效，數(shù)據(jù)值為30H，不管地址值。下面是簡要的程序代碼：int Sector- Erase(sectadd) int * sectadd；{ *(int*)0x00005555=0xAAAAAAAA； /*寫區(qū)段擦除命令部分*／ *(int*)0x00002AAA=0x55555555； *(int*)0x00005555=0x80808080； *(int*)0x00005555=0xAAAAAAAA； *(int*)0x00002AAA=0x55555555； *sectadd=0x30303030； 對(duì)于數(shù)據(jù)保護(hù)，此特性禁止在1-8個(gè)區(qū)段的任何組合進(jìn)行編程和擦除操作。執(zhí)行編程和擦除被保護(hù)區(qū)段的命令時(shí)，不改變區(qū)段內(nèi)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輪詢位和跳轉(zhuǎn)位工作在2～100μs，然后返回到有效數(shù)據(jù)。在地址引腳A9和控制引腳E，使用11．5~12．5 V高電壓VID’且在控制引腳E上使用VIL將使此特性起作用。其具體操作為：當(dāng)W為VIH’E為VIL且地址引腳G為VID時(shí)，區(qū)段保護(hù)方式被激活，地址引腳A18、A17、A16用來選擇被保護(hù)的區(qū)段。一旦地址穩(wěn)定，W處于脈沖低電平，操作開始于W的下降沿。


2 在TMS320C3x中的應(yīng)用

TMS320C3x支持32位或16位寬度的程序外部存儲(chǔ)器。由于Am29F040的數(shù)據(jù)寬度是8位，而從RAM單元中取出的數(shù)據(jù)寬度為32位，所以還要采用移位的方法寫入Am29F040。 引導(dǎo)表的格式主要由下面幾部分組成：首先，是包括引導(dǎo)表數(shù)據(jù)寬度和其它數(shù)據(jù)總線寄存器值的頭文件。接著，是COFF文件中各個(gè)段的數(shù)據(jù)，其中每個(gè)段都包含一個(gè)該段的文件頭來說明該段的代碼長度和地址。最后是結(jié)束段。 這里，采用COFF格式生成引導(dǎo)表比較麻煩。TI公司提供了一個(gè)很有用的轉(zhuǎn)換工具HEX30，只須編寫一個(gè)命令文件，就可使用這個(gè)轉(zhuǎn)化工具自動(dòng)生成引導(dǎo)表。F1ash存儲(chǔ)器燒寫流程如圖2所示。


采用TI公司的TMS320C32的DSP，AMD公司生產(chǎn)的8位Am29F040作為Flash存儲(chǔ)器，這里使用了4片Am29F040。編寫時(shí)必須注意： ①目標(biāo)字寬度，也就是處理器的操作碼長度。選好DSP后，該長度也就確定了。按照我們的例子為32位。 ②數(shù)據(jù)寬度。由-datawidth 設(shè)定，為32位。 ③存儲(chǔ)器寬度。由-Memwidth 設(shè)定，本例中為32位。 ④ROM寬度。由-romwidth設(shè)定，為8位，由Flash存儲(chǔ)器確定。 程序如下： C3XCHECK.OUT -MAP 29f040.MAP -i /*輸出文件為Intel格式*／ -datawidth 32 -Memwidth 32 -romwidth 8 ROMS{FLASHROM：org=000000h,len=80000h，romwidth=8, ／*512K X 8*／files={f040.bo f040.b1 f040.b2 f040.b3}}SECTIONS{ .text :paddr=00000040h .ffttxt :paddr=000008dlh .data :paddr=0000000h .sintab :paddr=000009eeh .paras :paddr=00000a2eh} 命令文件按照上述編寫，生成了4個(gè)文件，分別為f040.b0、f040.bl、f040.b2及f040.b3，然后可以直接用編程器燒寫至4片Am29F040即可。 利用上面的方法已經(jīng)可以完成工作，但是我們還可以利用TMS320C32的boot loader(上電加載)功能直接調(diào)入到存儲(chǔ)器中。 D S P芯片復(fù)位以后，將自動(dòng)地運(yùn)行固化0H~0FFH空間內(nèi)的引導(dǎo)裝載程序，執(zhí)行引導(dǎo)程序裝 載功能。進(jìn)入引導(dǎo)裝載程序以后，DSP將一直等待中斷INT0-INT3的中斷狀態(tài)，根據(jù)不同的中斷，決定是以BOOTl-BOOT3的存儲(chǔ)空間裝載程序到指定的快速閃存，還是以從串口將程序引導(dǎo)裝載到指定的快速閃存。TI公司的引導(dǎo)裝載程序是公開的(如果需要，可由其網(wǎng)站下載得到)。實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)裝載功能時(shí)，需要自己設(shè)計(jì)程序頭，其中必須描述： ① 待裝載程序的存儲(chǔ)器寬度為8位／16位／32位； ②S W W 等待狀態(tài)發(fā)生器的方式； ③裝載到快速R A M 的程序大?。?④裝載的目的地址。 如果在實(shí)際系統(tǒng)中目的地址不止一個(gè)，其操作 過程也是一樣的。當(dāng)一個(gè)模塊裝載完畢以后，如果還有一個(gè)另外的模塊，那么它將繼續(xù)執(zhí)行。與上面的方法一樣，在程序頭加上必要的信息就可以了。 如將引導(dǎo)表作為程序的一個(gè)初始化段，在運(yùn)行程序的時(shí)候?qū)⒃摱蔚膬?nèi)容也直接寫到F1ash存儲(chǔ)器里面。具體來說，首先編寫一段C語言程序，將上面由HEX30生成的文件轉(zhuǎn)化為.dat數(shù)據(jù)文件 (使得DSP可以識(shí)別，DSP不能識(shí)別.bO文件)。然后，在編程程序中建一個(gè)段，其中包含這個(gè)數(shù)據(jù)文件。最后，在直接運(yùn)行程序時(shí)，將其中的內(nèi)容燒寫到存儲(chǔ)器里面。采用這種方法，比采用EPROM編程器編程速度更快，而且省時(shí)省力，需要修改時(shí)不用取出 F1ash存儲(chǔ)器，可以在線編程修改。

3 結(jié) 論

通過實(shí)際的電路仿真測試，證明這種設(shè)計(jì)思想簡單、程序語法正確，數(shù)據(jù)傳輸效率高，充分利用了TMS320C32編程語言特點(diǎn)。這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)F1ash存儲(chǔ)器在系統(tǒng)編程和在DSP系統(tǒng)上電后的用戶程序的自動(dòng)引導(dǎo)。同時(shí)，由對(duì)Flash存儲(chǔ)器Am29F040應(yīng)用的討論可知，其不僅可以利用編程器編程，而且可以通過TMS320C32在線進(jìn)行擦除、讀寫及編程。

參考文獻(xiàn)

1 Texas Instruments.TMS320C3x User’s Guide.1997 2 Texas Instruments.TMS320C3x／C4x AssemblyLanguage Tools User’s Guide.1998 3 AMD.Am29F040 使用手冊(cè)．1996-11(收修改稿日期：2002—ll—27)