TMS320C5410燒寫Flash實(shí)現(xiàn)并行自舉引

　　Flash是一種可在線進(jìn)行電擦寫,掉電后信息不丟失的存儲(chǔ)器。它具有低功耗、大容量、擦寫速度快等特點(diǎn),并且內(nèi)部嵌入算法完成對(duì)芯片的操作,因而在數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文通過一個(gè)完整的實(shí)例,介紹Am29LV200B Flash存儲(chǔ)器的燒寫方法,實(shí)現(xiàn)TMS320C5410（以下簡(jiǎn)稱C5410）上電后用戶程序的并行自舉引導(dǎo)。

1 Am29LV200B Flash存儲(chǔ)器

1.1 Flash存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介

　　Am29LV200B是AMD公司生產(chǎn)的Flash存儲(chǔ)器,其主要特點(diǎn)有：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;支持JEDEC單電源Flash存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn);只需向其命令寄存器寫入標(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、寫或擦除操作,而不影響其它部分的數(shù)據(jù)。本文中128K×16位Am29LV200B Flash 映射為C5410的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間,地址為：0x8000~0xFFFF,數(shù)據(jù)總線16位,用于16位方式的并行引導(dǎo)裝載。128K的Flash ROM用32K地址分四頁進(jìn)行訪問,上電加載程序時(shí)使用Flash ROM的第3頁。

1.2 Flash存儲(chǔ)器的操作命令

　　向Flash存儲(chǔ)器的特定寄存器寫入地址和數(shù)據(jù)命令,就可對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程,但要按一定的順序操作,否則就會(huì)導(dǎo)致Flash存儲(chǔ)器復(fù)位。由于編程指令不能使“0”寫為“1”,只能使“1”變?yōu)椤?”,而擦除命令可使“0”變?yōu)椤?”,所以正確順序是先擦除,后編程。下面就介紹幾個(gè)常用的操作命令：編程命令、擦除命令、讀數(shù)據(jù)命令、復(fù)位命令。

　　① 編程命令。該命令向Flash的指定地址中寫入數(shù)據(jù),需要四個(gè)總線周期,前兩個(gè)是解鎖周期,第三個(gè)是建立編程命令,最后一個(gè)周期完成向編程地址中寫入編程數(shù)據(jù),如表1所列。

表1 編程命令

　　由于向每個(gè)編程地址寫入數(shù)據(jù)都需要四個(gè)周期,所以在循環(huán)寫Flash時(shí)使用宏比較簡(jiǎn)單。Flash ROM的首地址為0x8000,故偏移地址0x555對(duì)應(yīng)物理地址就為0x8555。編程程序如下：

_WRITECOMMAND .macro pa,pd ;單一周期編程的寫命
;令宏,pa是編程地址,pd是編程數(shù)據(jù)
　　PSHM AR1
　　STM pa,AR1 ;AR1指向編程地址
　　LD pd,A
　　STL A,*AR1 ;把編程數(shù)據(jù)放入AR1的編程地址中
　　RPT #12
　　NOP
　　POPM AR1
　　.endm
_WRITEFlash .macro par,pdr ;編程宏,par是編程地址寄存器,pdr是存放編程數(shù)據(jù)的寄存器
　　_WRITECOMMAND #8555H,#0AAH ; 周期1（解鎖）
　　_WRITECOMMAND #82AAH,#055H ; 周期2（解鎖）
　　_WRITECOMMAND #8555H, #0A0H ; 周期3（建立）
　　LD pdr, A ; 周期4（編程）
　　STL A, par ; 把pdr寄存器中數(shù)據(jù)放入par;寄存器的地址中
　　RPT #12
　　NOP
　　_JUDGE par, pdr ;檢測(cè)編程是否正確,見Flash;的操作檢測(cè)
　　.endm
　　_WRITECOMMAND是實(shí)現(xiàn)一個(gè)周期編程的寫命令宏,而_WRITEFlash是完成對(duì)指定地址編程的四個(gè)完整周期。

　?、?擦除命令。該命令有片擦除和扇區(qū)擦除兩種,都需要6個(gè)總線周期,前兩個(gè)解鎖周期,第三個(gè)建立周期,四、五兩個(gè)解鎖周期,最后是片擦除或扇區(qū)擦除周期,如表2所列。一旦執(zhí)行編程或擦除命令后,就啟動(dòng)Flash的內(nèi)部編程或擦除算法,自動(dòng)完成編程或擦除操作。擦除程序如下：

表2 擦除命令

_ERASEFlash .macro ;擦除宏
　　_WRITECOMMAND #8555H,#0AAH ; 周期1（解鎖）
　　_WRITECOMMAND #82AAH,#055H ; 周期2（解鎖）
　　_WRITECOMMAND #8555H,#080H ; 周期3（建立）
　　_WRITECOMMAND #8555H,#0AAH ; 周期4（解鎖）
　　_WRITECOMMAND #82AAH,#055H ; 周期5（解鎖）
　　_WRITECOMMAND #8555H,#010H ; 周期6（片擦除）
　　STM #8555H,AR3
　　LD #010H ,A
　　STL A,*AR5
　　_JUDGE *AR3,*AR5 ;檢測(cè)是擦除結(jié)束,見Flash的操作檢測(cè)
　　.endm

　?、?讀數(shù)據(jù)命令。上電或內(nèi)部編程、擦除操作結(jié)束后就進(jìn)入讀數(shù)據(jù)狀態(tài),寫入要讀取的地址即可讀出該地址的數(shù)據(jù)。

　　④ 復(fù)位命令。它使存儲(chǔ)器復(fù)位,進(jìn)入讀數(shù)據(jù)狀態(tài),向任何一個(gè)地址寫入數(shù)據(jù)0xF0就能使Flash存儲(chǔ)器復(fù)位。在進(jìn)行編程、擦除之前,都應(yīng)先復(fù)位,在編程或擦除等正常操作中出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)也要復(fù)位。復(fù)位程序如下：

_RESETFlash .macro
　　_WRITECOMMAND #8001H,#0F0H;向8001H寫入0F0H使Flash復(fù)位
　　RPT #12
　　NOP
　　.endm

1.3 Flash的操作檢測(cè)

　　Flash內(nèi)部的編程或擦除算法可自動(dòng)完成編程或擦除操作,但我們必須了解其內(nèi)部的操作檢測(cè)機(jī)制,以便知道操作是否完成或正確。常用檢測(cè)的狀態(tài)位有：跳變位（DQ6）、超時(shí)標(biāo)志位（DQ5）、數(shù)據(jù)查詢位（DQ7）和Ready/Busy引腳（RY/）。檢測(cè)的方法有三種。第一種是判斷引腳RY/的狀態(tài),在編程、擦除或擦除掛起操作過程中,RY/引腳一直為“0”,操作完成后變?yōu)椤?”。 第二種是檢測(cè)跳變位DQ6,在編程或擦除時(shí)對(duì)任何地址進(jìn)行連續(xù)的讀均引起DQ6連續(xù)跳變,直至操作結(jié)束才停止跳變。最后一種是使用數(shù)據(jù)線的DQ7、DQ5：DQ7位在編程或擦除過程中輸出的數(shù)是寫入該位數(shù)據(jù)的反碼,當(dāng)操作完成時(shí)輸出才變?yōu)閷懭朐撐坏臄?shù)據(jù);DQ5的狀態(tài)為“1”時(shí)表示操作超時(shí),此時(shí)應(yīng)再讀一次DQ7的狀態(tài),若DQ7輸出仍不是寫入的數(shù)據(jù),則操作失敗,復(fù)位Flash,其流程如圖1所示。

圖1 Flash操作檢測(cè)流程

　　檢測(cè)程序如下：

_JUDGE .macro par,pdr;檢測(cè)宏程序。par是編程地址寄存器,pdr是存放編程數(shù)據(jù)的寄存器
_JUDGEBEGIN?: PSHM AR1
　　LD pdr,B ;獲取寫入的數(shù)據(jù)
　　AND #00FFh,B ;取被寫入數(shù)據(jù)的DQ7~DQ0
　　LD par,A ;讀被燒寫地址的數(shù)據(jù)
　　AND #00FFh,A ;取DQ7~DQ0
　　STL A ,TEMP ;保存
　　LD A,-7,A ;讀DQ7狀態(tài)
　　XOR B,-7,A ;是否是反碼？
　　BC _JUDGESUCCESS?,AEQ ; DQ7不是反碼而是寫入數(shù)據(jù)表示操作成功
　　BITF TEMP,#20h
　　BC _JUDGEBEGIN?,ntc;DQ5=1表示操作超時(shí)
　　LD par,A ;再讀被燒寫地址的數(shù)據(jù)
　　AND #00FFh,A
　　LD A,-7,A
　　XOR B,-7,A
　　BC _JUDGESUCCESS?,AEQ; DQ7不是寫入數(shù)據(jù),表示操作失敗
_JUDGEERRO?
　　_RESETFlash ;復(fù)位Flash
_JUDGESUCCESS?
　　POPM AR1
　　.endm

2 C5410 的自舉引導(dǎo)

　　脫離仿真器獨(dú)立運(yùn)行程序一般有兩種方式：一種是上電后用戶程序直接在Flash存儲(chǔ)器中運(yùn)行,這種運(yùn)行速度比較慢;另一種是上電或復(fù)位后將用戶程序從Flash存儲(chǔ)器引導(dǎo)到高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中運(yùn)行,此方法最常用,可以較低的成本實(shí)現(xiàn)高速的運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程就必須運(yùn)用DSP自舉引導(dǎo)功能。

　　（1） 自舉引導(dǎo)

　　C5410上電復(fù)位后,首先檢查MP/MC狀態(tài)：如果為高電平,說明DSP處于微處理器工作方式,即從外部程序存儲(chǔ)器0FF80H地址開始執(zhí)行用戶程序;若為低電平,說明DSP被設(shè)置為微計(jì)算機(jī)工作方式,從片內(nèi)ROM的0FF80H地址開始執(zhí)行程序。0FF80H地址存放的是中斷向量表,它實(shí)為一條分支轉(zhuǎn)移指令（BD 0F800H）,使程序跳轉(zhuǎn)至0F800H執(zhí)行自舉引導(dǎo)程序（Bootloader）。Bootloader是固化在DSP芯片內(nèi)ROM中的一段程序代碼,其功能是將用戶程序從外部加載至片內(nèi)RAM或擴(kuò)展的RAM中,使其高速運(yùn)行。在搬運(yùn)程序之前,Bootloader首先完成初始化工作：使中斷無效,內(nèi)部RAM映射到程序/數(shù)據(jù)區(qū)（OVLY=1）,對(duì)程序和數(shù)據(jù)區(qū)均設(shè)置7個(gè)等待狀態(tài)等。C5410有以下幾種自舉引導(dǎo)方式：主機(jī)接口HPI、并行口（8/16位）、標(biāo)準(zhǔn)串行口（MCBSP0是16位引導(dǎo)模式,MCBSP2是8位引導(dǎo)模式）以及I/O口（8/16位）自舉引導(dǎo)方式。

　　（2） 并行自舉引導(dǎo)

　　這種方式是比較常用的一種,外部存儲(chǔ)器的字寬為8位或16位。在自舉引導(dǎo)時(shí),通過外部并行接口總線將這些代碼從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間傳送到程序存儲(chǔ)空間,而且可以重新設(shè)置SWWSR及BSCR寄存器的內(nèi)容。并行自舉引導(dǎo)方式首先從地址為0FFFFH的I/O口讀取自舉表首地址的內(nèi)容,如果此內(nèi)容不符合8位或16位的引導(dǎo)方式,就從地址為0FFFFH的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀取,進(jìn)行8位或16位并行自舉引導(dǎo)。所以,在燒寫Flash數(shù)據(jù)的同時(shí),也要在0FFFFH燒入自舉表的首地址。引導(dǎo)流程如圖2所示。

圖2 并行自舉引導(dǎo)流程圖

　?。?） 建立自舉表

　　自舉表內(nèi)容不僅包括欲加載的各段代碼,而且包括各段代碼長(zhǎng)度、各代碼段存放的目標(biāo)地址、程序入口地址等信息。若要完成自舉引導(dǎo)功能,必須建立正確的自舉表。自舉表可以由hex500格式轉(zhuǎn)換器自動(dòng)生成;也可以手動(dòng)建立自舉表,就是把被燒寫的程序直接放在燒寫程序中,根據(jù)被燒寫程序的相關(guān)信息手動(dòng)建立自舉表。

3 C5410 燒寫Flash和并行自舉引導(dǎo)

　　下面通過一個(gè)Flash燒寫實(shí)例,介紹怎樣將用戶程序燒寫進(jìn)Flash,以及怎樣手動(dòng)建立自舉表,并且脫離仿真器以并行自舉引導(dǎo)方式使用戶程序獨(dú)立運(yùn)行。被燒寫和燒寫程序如下：

　　.title “FLASH”
　　.mmregs
SWCR .set 002BH
TEMP .set 0060H
　　.data
　　.sect ".BOOT"
　　.label BOOTTABLE ; 自舉表開始
　　.word 10AAH ; 16位自舉標(biāo)記
　　.word 7FFFH ; 7個(gè)等待周期（SWWSR）
　　.word 0F000H ; 塊轉(zhuǎn)換寄存器（BSCR）
　　.word 0000h ; 程序入口XPC
　　.word 0200h ; 程序入口地址（MAIN_START）
　　.word LOADEND - LOADSTART
　　; 程序塊長(zhǎng)度（0116H）
　　.word 0000h ; 存放目標(biāo)XPC
　　.word 0100h ; 存放目標(biāo)地址
LOADSTART: ;中斷向量表開始地址
　　.copy “vector.asm”;復(fù)位處跳轉(zhuǎn)MAIN_START
MAIN_START: ;被燒寫的主程序
　　STM #0F7h,SP
　　STM #012Ch,PMST
　　;IPTR=01(中斷向量指針為100,指向目標(biāo)地址),MP/MC=0,OVLY=1,AVIS=0,DROM=1, CLKOFF=1
LOOPF:RSBX XF ;XF置低
　　CALL DELAY ;延時(shí)
　　SSBX XF ;XF置高
　　CALL DELAY
　　B LOOPF
DELAY:PSHM AR6
　　STM #0090H,AR6
DELAY_LOOP:
　　RPT #0FF0h
　　NOP
　　BANZ DELAY_LOOP,*AR6-
　　POPM AR6
　　RET
LOADEND ; 被燒寫的程序結(jié)束
　　.space 20h
　　.mmregs
　　.label FINDTABLE
　　.word 8000h
　　.text
ERASE_WRITE_Flash: ;燒寫程序開始
　　STM #0FFA0H,PMST
　　STM #07FFFH,SWWSR
　　STM #0FFFFH,SWCR
　　_RESETFlash ; Flash復(fù)位
　　_ERASEFlash ;擦除Flash
WRIFlashSTART: ;開始編程Flash
　　SSBX SXM
　　RSBX OVM
　　_RESETFLASH ; Flash復(fù)位
　　STM #8000H,AR0 ;Flash起始地址8000H
　　STM BOOTTABLE,AR5 ;被燒寫的源地址（自舉
　　;表首地址）
　　STM #( LOADEND- BOOTTABLE),AR4
　　　　　　　　　　; 寫入011E個(gè)字
WRI_RPT
　　_WRITEFlash *AR0,*AR5 ;調(diào)入編程宏
　　LD *AR0+,A
　　LD *AR5+,A ;完成AR0和AR5地址自動(dòng)加1
　　BANZ WRI_RPT,*AR4-
　　STM #0FFFFH,AR0; AR0指向數(shù)據(jù)空間的FFFF
　　　　　　　　　　　　　　;地址
　　STM FINDTABLE,AR5
　　_WRITEFlash *AR0,*AR5 ; 向數(shù)據(jù)空間的FFFF
;地址寫入自舉表的首地址8000H
ENDD: NOP
　　B ENDD
　　.end

　　被燒寫的主程序是從MAIN_START開始,一直到LOADEND。程序的主要功能是不斷改變XF引腳的狀態(tài)。LOADSTART是中斷向量文件（vector.asm）的開始,在中斷復(fù)位（RESET）處放入一條跳轉(zhuǎn)到MAIN_START指令（BD MAIN_START）。ERASE_WRITE_FLASH是燒寫程序的開始,只要程序指針（ PC）指向ERASE_WRITE_FLASH,開始運(yùn)行就可以完成對(duì)Flash的燒寫操作。從自舉表首地址BOOTTABLE （0F8H）到LOADEND（0216H）存放的數(shù)據(jù)就是要寫入Flash的內(nèi)容,從LOADSTART到LOADEND的數(shù)據(jù)是DSP自舉程序從Flash搬運(yùn)到片內(nèi)RAM的程序,具體如下：

00F8H: BOOTTABLE ; 自舉表開始
0100H: LOADSTART ;中斷向量表首地址
0100H: RESET :BD MAIN_START
... ;中斷向量表的內(nèi)容
0178H: RESERVED
0200H: MAIN_START
... ;主程序
0216H: LOADEND

　　被燒寫的程序只需一個(gè)段,根據(jù)以上信息就可以完成自舉表的內(nèi)容,如表3所列。

表3 自舉表

　　整個(gè)并行自舉引導(dǎo)過程為：C5410上電復(fù)位后,判斷MP/MC=0 處于微計(jì)算機(jī)工作方式,從片內(nèi)ROM的0FF80H處執(zhí)行中斷向量表的分支轉(zhuǎn)移指令（BD 0F800H）,使程序跳轉(zhuǎn)至0F800H處執(zhí)行自舉引導(dǎo)程序。自舉引導(dǎo)程序完成初始化后,讀取數(shù)據(jù)空間的0FFFFH地址的內(nèi)容,找到自舉表首地址8000H,從8000H處開始讀取內(nèi)容。首先,是16位自舉標(biāo)記（10AA）。然后分別是寄存器SWWSR及BSCR的內(nèi)容,程序入口地址、代碼段長(zhǎng)度、存放代碼段的目標(biāo)地址等信息。最后,根據(jù)這些信息把Flash的8008H到811EH的程序搬運(yùn)到片內(nèi)RAM的100H開始的地址中,跳轉(zhuǎn)至片內(nèi)RAM 100H、即PC為100H、XPC為0,開始執(zhí)行用戶程序,完成用戶程序的并行自舉過程。

結(jié)語

　　把程序燒寫入Flash后,復(fù)位C5410,使其處于微計(jì)算機(jī)工作方式;使用示波器測(cè)試XF引腳,觀察程序運(yùn)行正確與否。通過上述方法可完成C5410對(duì)Am29LV200B Flash 的燒寫,很好地實(shí)現(xiàn)了C5410上電后的用戶程序自舉引導(dǎo)功能。

參考文獻(xiàn)

1 TMS320VC5410 Bootloader SPRA609A Copyright (c) TI, 2000-04
2 Am29LV200B Copyright (c) 2002 Advanced Micro Devices, 2002-04-12
3 張雄偉, 曹鐵勇. DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社, 2001