用DSP軟件編程實(shí)現(xiàn)的引導(dǎo)裝載系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 概述

DSP系統(tǒng)的引導(dǎo)裝載是指在系統(tǒng)加電后，系統(tǒng)自行將一段存儲(chǔ)在外部非易失性存儲(chǔ)器中的代碼移植到內(nèi)部DSP的高速RAM中并執(zhí)行的過(guò)程。因此，在引導(dǎo)裝載系統(tǒng)中，外部非易失性存儲(chǔ)器和DSP的性能顯得尤為重要。FLASH存儲(chǔ)器是一種高密度、非易失性的電可擦寫(xiě)存儲(chǔ)器，而且單位存儲(chǔ)比特的價(jià)格比傳統(tǒng)的EPROM要低，所以十分適合于作為外擴(kuò)存儲(chǔ)器。在系統(tǒng)加電之前，必須先將引導(dǎo)程序和用戶程序?qū)懭隖LASH中。編程時(shí)，除了可以利用專用的硬件編程器實(shí)現(xiàn)對(duì)FLASH的編程之外，F(xiàn)LASH通常還支持DSP軟件編程以實(shí)現(xiàn)同樣的功能。當(dāng)系統(tǒng)加電之后，一般首先在FLASH中運(yùn)行引導(dǎo)程序，并由其自行完成對(duì)用戶程序的移植操作，然后再由DSP高速運(yùn)行移人到DSP片內(nèi)的用戶程序。本文介紹了TI公司的TMS320VC5410定點(diǎn)DSP和ST公司的M29W400T FLASH存儲(chǔ)器的基本特點(diǎn)和主要結(jié)構(gòu)，給出了通過(guò)DSP對(duì)FLASH進(jìn)行軟件編程的具體方法，同時(shí)介紹了實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的引導(dǎo)裝載系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。

2 硬件描述

2．1器件簡(jiǎn)介

TMS320VC5410數(shù)字信號(hào)處理器是美國(guó)TI公司推出的TMS320VC54x系列定點(diǎn)DSP中的一種，它具有144管腳的LQFP封裝，采用3．3V的I／O電壓和2．5V的核電壓供電方式，具有3個(gè)獨(dú)立的16位數(shù)據(jù)總線和1個(gè)程序總線的多總線并行結(jié)構(gòu)，其低功耗和高速度適用于便攜式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。由于本文涉及到DSP對(duì)FLASH的存儲(chǔ)器地址操作；因此，在此對(duì)相關(guān)內(nèi)容加以介紹。

DSP的存儲(chǔ)空間包括程序空間和數(shù)據(jù)空間，它們均劃分為64k X l6位的頁(yè)面。其中DSP片內(nèi)存儲(chǔ)資源包括16k X l6位的可掩膜ROM以及可高速運(yùn)行的4個(gè)2k X 16位的DARAM和7個(gè)8k X l6位的SARAM。DSP有兩種工作模式：微處理器模式和微計(jì)算機(jī)模式，分別對(duì)應(yīng)MP／MC=1和0。本系統(tǒng)中采用的是加電后從外擴(kuò)的FLASH中啟動(dòng)，即采用微處理器模式，所以沒(méi)有用到DSP內(nèi)部ROM中固化的引導(dǎo)程序，而是采用早先寫(xiě)入FLASH中的自行設(shè)計(jì)的引導(dǎo)程序。

TMS320VC5410的存儲(chǔ)空間映射如圖1所示，它最大可支持128個(gè)存儲(chǔ)頁(yè)面，尋址空間為8Mb。在圖1中，當(dāng)MP／MC=1時(shí)，程序空間的第0和第1頁(yè)面對(duì)應(yīng)于圖中最左邊的兩列，數(shù)據(jù)空間的第0頁(yè)面對(duì)應(yīng)于圖中最右邊的一列，其中的外部空間(External)即對(duì)應(yīng)外擴(kuò)的FLASH，只有這部分FLASH存儲(chǔ)空間才可以被DSP訪問(wèn)到。由此可知，DSP對(duì)FLASH進(jìn)行讀寫(xiě)操作的前提是，F(xiàn)LASH在DSP存儲(chǔ)空間中至少是可見(jiàn)的。

M29W400系列是ST公司推出的FLASH存儲(chǔ)器，該系列器件十分適合于用作外擴(kuò)存儲(chǔ)器。M29W400T是該系列中的一種，它采用3V單電源供電，并采用TSOP封裝形式。

M29W400T存儲(chǔ)器的容量為4MB，分為11個(gè)不同大小的塊結(jié)構(gòu)，它支持8位或16位操作模式。本文采用16位操作模式。M29W400T的外形封裝如圖2所示，管腳功能見(jiàn)表1所列。M29W400T最重要特點(diǎn)就是無(wú)需額外提供高電壓即可通過(guò)一些特殊的命令字序列實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)塊的讀寫(xiě)和擦除，并且可重復(fù)進(jìn)行十萬(wàn)次以上。這樣使得通過(guò)DSP軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)M29W400T的讀寫(xiě)操作成為可能，并十分適合于系統(tǒng)的調(diào)試和開(kāi)發(fā)。

2．2系統(tǒng)連接

本系統(tǒng)由TMS320VC5410和M29W400T以及相關(guān)的電源管理單元等構(gòu)成，具體的連接電路如圖3所示。圖中，DSP與FLASH是主從關(guān)系，由DSP的相關(guān)輸出管腳來(lái)控制FLASH的擦除和讀寫(xiě)。其中A0-A17為地址線，DO-D15為數(shù)據(jù)線，MSTRB為存儲(chǔ)選通信號(hào)，R／W是讀寫(xiě)脈沖信號(hào)，OE和WE分別為讀使能和寫(xiě)使能，CE為片使能，BYTE為8位或16位數(shù)據(jù)模式選擇(圖3中BYTE接高電壓為16位模式)。當(dāng)系統(tǒng)按如圖3所示進(jìn)行連接后，DSP的前一半4MB地址空間數(shù)與FLASH的4MB地址空間一一對(duì)應(yīng)，因此，F(xiàn)LASH中的地址值即為DSP中的地址值，這樣，對(duì)地址的操作就變得極為方便。

FLASH中用于存放引導(dǎo)程序段和用戶代碼段，由DSP軟件編程寫(xiě)入。當(dāng)系統(tǒng)脫機(jī)加電時(shí)，DSP首先從外部FLASH指定的引導(dǎo)程序段的起始位置處開(kāi)始執(zhí)行引導(dǎo)裝載，即將原先存儲(chǔ)在FLASH中的用戶代碼移植到DSP片內(nèi)的RAM中，然后將程序指針設(shè)置為用戶程序的起始地址，接下來(lái)便可利用DSP資源去高速執(zhí)行用戶程序。