高密度SPI EEPROM——SA25C020的DSP引导

引 言
    DSP的引导是涉及DSP独立工作的关键性问题，通常采用的方法是由Flash等器件引导的，但是相对Flash的占用空间大、扇区擦除的难度和时延来说，SPI EEPROM不失为一个好的选择。传统EEPROM的容量太小，无法充分利用DSP的程序空间。
    SA25C020的2Mb SPI EEPROM是以色列的SaifunSemiconductor公司于2005年推出的高密度EEPROM产品，是业界首个结合小型SO8封装、低功耗和高性能特点的器件，专为需要高耐用性和低功耗的应用而设计和测试，针对持续可靠的非挥发性存储方案。它的价位接近闪存(Flash)，加上其节省空间的封装形式，使得它成为DSP引导的一个新的选择。TI公司的TMS320VC5509A是一款集成了A／D、USB接口等的便携式DSP。最重要的是它支持24位的SPI EEPROM引导。这两款芯片的结合，易于形成空间小、功耗低的便携式解决方案，有助于新的小型化、低功耗应用的实现，如硬盘、光盘(包括DVD)、机顶盒、打印机、游戏卡以及无线产品。

1 引导系统硬件设计
    DSP引导系统硬件配置框图如图1所示。其中TMS320VC5509A有两种封装形式，此处采用PGE3形式。一个可以独立运行的DSP系统必须包括：

    ◇DSP芯片；
    ◇电源、时钟以及必要的初始化外围设置；
    ◇用于引导的非易失性的程序存储器，如本设计中采用的SA25C020；
    ◇JTAG接口用于外部下载程序。

2 引导关键技术
    引导主要步骤如下：
    ①利用CCStudi02．O建立应用程序，并产生*．out文件；
    ②建立引导表，生成相关文件；
    ③将引导表转换为DSP可以加载的数据格式，生成*．dat文件；
    ④利用CCStudi02．O建立EEPROM烧写程序，将引导表写到EEPROM中。
2．1 引导程序制作
    制作一个被加载的工程xf。程序的功能是使DSP的XF脚接的LED闪烁。主要调用程序如下：

    编译工程，在工程文件xf／Debug文件夹中生成xf．out文件。
2．2 引导表(boot table)制作
    构造引导表的方法有两种：一种是使用hex conversion utmty；另外一种是根据boot table的结构自己在SPIEEPROM烧写程序中进行构造。对于第2种，需要构造者充分掌握引导表的构造(详情请见参考文献[1]，第17页)。这里仅说明使用hex converslon utility制作引导表的方法。下面阐述制作引导表所需要的环境和操作。
2.2.1 hex conversion utility数据转换工具
    hex conversion utllity是TI公司CCS中本身带有的一个数据转换工具。它有几个版本。对于C54xx使用的hex500．exe，其绝对位置在＼ti＼c5400＼cgtools＼bin＼hex500．exe；对于C55xx使用的hex55．exe，其位置一般在＼ti＼c5500＼cgtools＼bin＼hex55．exe。使用hex conversion utility工具还需要以下文件：
    ①*．out文件，是CCS编译好的要存入EEPROM的DSP可执行文件。这个文件对于bex conversion utility是数据源文件。
    ②*．cmd文件，用来填写hex conversion utility工具执行时的命令参数的文件。这些命令参数也可以在命令
执行时写在命令的后面，而不采用*．cmd文件。
    ③输出文件是hex conversion utility生成的文件，可以是多种文件格式，在*．cmd文件的-o参数中设置，如ASCII-Hex、Intel、Motorola-Sl／S2／S3、TI-Tagged、Tektronix等。这里选用输出文件为Intel格式。
2.2.2 制作过程
    在2．1节中已经制作好了xf．out文件。下面建立xf．cmd文件，内容如下：

   
    编写好xf．cmd文件后，将hex55．exe、xf．out、xf．cmd放在同一个目录下。进入命令行并且到上述3个文件所在的目录下，执行命令“hex55 xf．cmd”，如图2所示。这样就可得到输出的引导表文件xf．io。

2.3 引导表数据转换
    引导表制作成功以后，其数据并不能被DSP直接读写，而需要把它转换成DSP可以读写的格式(即CCS数据文件格式)，才能把这些数据烧写到存储器中。这就需要对引导表文件进行数据转换。xf．io的数据格式如下(其中黑体字为有效数据)：

    CCS数据文件由CCS文件头和数据两部分构成。文件头指明文件类型、数据类型、起始地址和长度等信息，后为数据，每个数据占l行。以下即为CCS数据文件的文件头格式：

   
    采用VC++编写程序DSP_dataconvert进行数据格式转换，将Intel格式的数据转换为DSP可以加载的数据格式。以下为CCS的数据格式，粗体字为有效数据。165ll 4000 114f；1651文件类型，1表示十六进制格式

2．4 SPI EEPROM烧写程序
    SPI EEPROM读过程操作一般要先执行WREN命令，打开写使能信号，RDSR读取寄存器状态信号，WRITE写EEPROM。SA25C020的指令结构和读写过程与普通的16位指令结构和读写过程是兼容的，只是在写地址时SA25C020的是24位的。
    一般烧写程序中的执行顺序为：WREN→RDSR→WRITF
    24位EEPROM具体写程序如下：

3 结 论
    本设计方案大大节省了设计空间，降低了功耗，经过实际安装与调试完全可行。说明了基于高密度SPI EEP-ROM的DSP应用系统独立运行的过程。与同类的SPIEEPROM相比，具有容量大的特点；与Flash引导相比，具有读写、擦除简单的特点。硬件电路具有良好的可扩展性。以此电路为基础，可以适用于C5509A的小型化、低功耗和便携式应用的开发。