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TMS320VC5402外部并行引導(dǎo)裝載方法的研究
摘要：分析了ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２ ＤＳＰ的引導(dǎo)裝載過(guò)程，給出了兩個(gè)外部并行引導(dǎo)裝載的典型電路。針對(duì)這兩個(gè)電路設(shè)計(jì)了可脫離Ｆｌａｓｈ燒寫器的仿真器在線編程裝載方法，并得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：ＤＳＰ引導(dǎo)裝載 在線編程裝載 虛擬擴(kuò)展程序空間 ＤＳＰ
所謂引導(dǎo)方式就是指單片機(jī)（ＭＣＵ）系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，其系統(tǒng)軟件代碼所取得的方式。對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)，它使用復(fù)位矢量方式從程序空間的固定地址處開始取得指令代碼。如果所需代碼來(lái)自程序空間外部，則引導(dǎo)過(guò)程無(wú)法進(jìn)行。ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２ ＤＳＰ內(nèi)部ＲＯＭ中的引導(dǎo)裝載程序?Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ?使系統(tǒng)上電后能自動(dòng)將程序代碼從外部?如Ｆｌａｓｈ、Ｅｐｒｏｍ、主機(jī)?引導(dǎo)裝載到ＤＳＰ內(nèi)部或者外部程序存儲(chǔ)器中脫機(jī)運(yùn)行。這樣的設(shè)計(jì)有三個(gè)突出點(diǎn)：一是程序代碼可以存儲(chǔ)在片外相對(duì)慢速、非易失性器件中，而裝載運(yùn)行于高速器件；二是提供多種裝載方式，使得ＤＳＰ可以靈活應(yīng)用到不同系統(tǒng)；三是省去對(duì)ＤＳＰ片內(nèi)ＲＯＭ進(jìn)行掩膜編程操作，節(jié)省大量費(fèi)用。
引導(dǎo)裝載程序根據(jù)不同的系統(tǒng)要求提供了多種裝載模式，主要包括并行Ｉ／Ｏ口引導(dǎo)裝載、串行口引導(dǎo)裝載、ＨＰＩ引導(dǎo)裝載、外部并行引導(dǎo)裝載等模式，并且兼容８位和１６位字引導(dǎo)裝載方式。
１ 引導(dǎo)裝載程序分析
ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２內(nèi)部４Ｋ字的ＲＯＭ程序位于０ｘＦ０００～０ｘＦＦＦＦ程序空間，包括引導(dǎo)裝載程序、μ律和Ａ律擴(kuò)充表、正弦對(duì)照表、工廠測(cè)試碼和中斷向量表。其中，引導(dǎo)裝載程序位于０ｘＦ８００～０ｘＦＢＦＦ空間。復(fù)位時(shí)，如果ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２處在微計(jì)算機(jī)方式?ＭＰ／ＭＣ＝０?，則片內(nèi)ＲＯＭ中的引導(dǎo)裝載程序就會(huì)被執(zhí)行。引導(dǎo)裝載程序在決定采用何種裝載模式之前，首先對(duì)ＣＰＵ狀態(tài)寄存器進(jìn)行初始化。初始化工作包括：禁止可屏蔽中斷?ＩＮＴＭ＝１?，內(nèi)部ＤＡＲＡＭ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)置為７個(gè)等待狀態(tài)。初始化完成后，引導(dǎo)裝載程序執(zhí)行裝載模式判斷。判斷的順序是：ＨＰＩ模式、ＳＰＩ模式、外部并行模式、標(biāo)準(zhǔn)串口模式、并行Ｉ／Ｏ模式。圖１說(shuō)明了整個(gè)裝載模式的判斷流程。
圖1 引導(dǎo)裝載模式選擇流程
２ 外部并行裝載電路的設(shè)計(jì)
由圖１可知，外部并行裝載時(shí)?引導(dǎo)裝載程序先讀Ｉ／Ｏ空間ＦＦＦＦｈ，判斷是否是有效的并行裝載模式；如果ＦＦＦＦｈ處為非有效值，則讀數(shù)據(jù)空間ＦＦＦＦｈ，判斷是否是有效的并行裝載模式。對(duì)于外部并行裝載，要求裝載時(shí)Ｆｌａｓｈ位于數(shù)據(jù)空間。下面給出兩種實(shí)際應(yīng)用過(guò)的并行裝載電路，如圖２所示。
圖２(ａ)適用于程序運(yùn)行時(shí)不要求大數(shù)據(jù)空間的系統(tǒng)。若對(duì)ＤＳ（數(shù)據(jù)空間選擇）信號(hào)與Ａ１５地址線譯碼，Ｆｌａｓｈ占用數(shù)據(jù)空間的８０００ｈ～ＦＦＦＦｈ共３２Ｋ空間，因此程序代碼的存儲(chǔ)區(qū)大小不能超過(guò)３２Ｋ。當(dāng)然，若對(duì)Ａ１５、Ａ１４與ＤＳ譯碼，Ｆｌａｓｈ也可將整個(gè)片外４８Ｋ的數(shù)據(jù)空間作為程序代碼的存放區(qū)。
圖２(ｂ)將Ｆｌａｓｈ分為１６頁(yè)，每頁(yè)６４Ｋ，Ｆｌａｓｈ的片選信號(hào)ＣＥ利用ＤＳＰ的Ａ１６～Ａ１９、通用Ｉ／Ｏ引腳ＸＦ以及程序／數(shù)據(jù)空間選擇?ＤＳ／ＰＳ?信號(hào)譯碼獲得。圖２?ｂ?所示系統(tǒng)上電后，ＸＦ＝１，譯碼后Ｆｌａｓｈ的０頁(yè)映射到數(shù)據(jù)空間，此時(shí)引導(dǎo)裝載程序可利用它正確裝載；裝載完畢后，ＤＳＰ從程序代碼的入口地址開始執(zhí)行，此時(shí)ＤＳＰ設(shè)置ＸＦ＝１，ＤＳＰ利用內(nèi)部ＤＡＲＡＭ或者外部ＳＲＡＭ作為程序和數(shù)據(jù)空間存儲(chǔ)器，Ｆｌａｓｈ的０頁(yè)被屏蔽而無(wú)法再操作，Ｆｌａｓｈ的１～１５頁(yè)作為ＤＳＰ擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器使用。這樣設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路有如下好處：由于裝載時(shí)與系統(tǒng)程序運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)空間的物理存儲(chǔ)器分離，系統(tǒng)程序可利用全部６４Ｋ的數(shù)據(jù)空間；程序運(yùn)行時(shí)程序代碼存儲(chǔ)器被屏蔽，保證了裝載程序的安全性；擴(kuò)展程序空間可作為數(shù)據(jù)暫存或永久存儲(chǔ)空間，滿足了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的要求。當(dāng)然，也可使用單片６４Ｋ的Ｆｌａｓｈ作為程序代碼存儲(chǔ)器，以ＳＲＡＭ作為程序擴(kuò)展空間存儲(chǔ)器。
圖2 外部并行裝載典型電路
３ 外部并行裝載的仿真器在線編程
ＤＳＰ引導(dǎo)裝載程序從外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（Ｆｌａｓｈ）中讀取引導(dǎo)裝載表，并且裝載程序代碼到ＤＳＰ片內(nèi)或片外程序存儲(chǔ)器。Ｆｌａｓｈ中存儲(chǔ)的是引導(dǎo)裝載表。它的結(jié)構(gòu)如表１所示。要使用ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的引導(dǎo)裝載功能，必須利用Ｈｅｘ轉(zhuǎn)換工具生成一個(gè)如表１所示結(jié)構(gòu)的包含引導(dǎo)裝載操作所需的全部數(shù)據(jù)項(xiàng)的引導(dǎo)裝載表。表中第一個(gè)字０８ＡＡｈ／１０ＡＡｈ代表８／１６位并行裝載模式。
表1 引導(dǎo)裝載表結(jié)構(gòu)
08AAh或者10AAh SWWSR寄存器初始化值 BSCR寄存初始化值 程序入口地址XPC 程序入口地址指（PC） 第一程序塊大小 第一個(gè)程序塊目標(biāo)地址XPC 第一個(gè)程序塊目標(biāo)地址指針 程序代碼1 …… 程序代碼N 最后程序塊大小 最后程序塊目標(biāo)地址XPC 最后程序塊目標(biāo)地址指針 程序代碼1 …… 程序代碼N 代碼結(jié)束標(biāo)志0000h
通常的ＤＳＰ獨(dú)立系統(tǒng)都需要利用Ｆｌａｓｈ燒寫器將引導(dǎo)裝載表寫入Ｆｌａｓｈ中，對(duì)于采用表貼封裝的Ｆｌａｓｈ器件，燒寫器無(wú)法寫入數(shù)據(jù)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，采用仿真器在線編程方式將引導(dǎo)裝載表數(shù)據(jù)寫入Ｆｌａｓｈ，它具有節(jié)約開發(fā)成本、減小器件尺寸、編程靈活的特點(diǎn)。
對(duì)于圖２?ａ?所示的系統(tǒng)，在仿真器仿真狀態(tài)下，將引導(dǎo)裝載表讀入ＤＳＰ數(shù)據(jù)區(qū)的００００ｈ～７ＦＦＦｈ空間，然后使用Ｆｌａｓｈ在線編程方法將數(shù)據(jù)寫入Ｆｌａｓｈ中，最后在Ｆｌａｓｈ的ＦＦＦＦｈ處寫入引導(dǎo)裝載表在Ｆｌａｓｈ中的起始地址。編程完畢，復(fù)位系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)裝載過(guò)程。
對(duì)于圖２(ｂ)所示的系統(tǒng)，仿真器在線編程則要復(fù)雜得多。由于在仿真狀態(tài)下，程序空間與Ｆｌａｓｈ的０頁(yè)空間重疊，Ｆｌａｓｈ的０頁(yè)被屏蔽，程序無(wú)法操作到Ｆｌａｓｈ的存儲(chǔ)空間。為此，程序?qū)ⅲ疲欤幔螅璧模绊?yè)空間作為“虛擬擴(kuò)展程序空間”，以便程序?qū)懭胍龑?dǎo)裝載表。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：設(shè)置外部控制信號(hào)＝１，此時(shí)譯碼電路將Ａ１８地址線信號(hào)取反，虛擬擴(kuò)展程序空間開放。Ｆｌａｓｈ的０頁(yè)空間虛擬成為擴(kuò)展程序空間的０４００００ｈ～０４ＦＦＦＦｈ空間。這樣，仿真器在線編程０４００００ｈ～０４ＦＦＦＦｈ空間即相當(dāng)于對(duì)Ｆｌａｓｈ的０頁(yè)編程。編程完畢后，設(shè)置外部控制信號(hào)＝０，復(fù)位系統(tǒng)后即可實(shí)現(xiàn)裝載過(guò)程。
本文分析了ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的引導(dǎo)裝載程序的裝載過(guò)程，給出了兩個(gè)經(jīng)常使用的外部并行裝載典型電路。針對(duì)兩個(gè)典型電路設(shè)計(jì)了仿真器在線編程裝載方法。利用此方法實(shí)現(xiàn)了一個(gè)以１２８Ｋ×１６ｂｉｔ的ＳＲＡＭ作為程序和數(shù)據(jù)空間，以１Ｍ×１６ｂｉｔ的Ｆｌａｓｈ作為擴(kuò)展程序空間和系統(tǒng)程序代碼存儲(chǔ)器的系統(tǒng)。該系統(tǒng)無(wú)需Ｆｌａｓｈ燒寫器進(jìn)行Ｆｌａｓｈ數(shù)據(jù)寫入，并且完全利用了ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２的全部存儲(chǔ)空間，充分發(fā)揮了ＤＳＰ的效能。
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