TMS320C64x的16-bit Flash加载的可行性分析与实现

l 引言
    在仿真环境下调试DSP板程序之后，还有一项重要的工作要做：怎样实现程序代码的脱机加载。TMS320C6000系列DSP提供了3种引导方式：不加载、HPI加载以及Flash (ROM)加载。实际应用中，多采用外接Flash来加载程序代码。此种方法简单、灵活、成本低，因而受到广大工程技术人员的青睐。由于开发的DSP系统应用板最终要脱离仿真器独立运行，而TMS320C64x系列DSP本身不带这样的存储体，掉电后程序及数据就会丢失。这就需要1个能在断电后保存程序及初始化数据的存储体。Flash(ROM)即可满足这一需要。加载其实就是DSP系统板加电初始时刻，把Flash中的程序代码读人DSP的过程。 
    工程中的许多数据(如滤波器系数、FPGA配置文件、常数表格)常常使用16-bit的存储形式。如果把Flash设计为16-bit而不是8-bit形式，将成倍减少存取这些数据的时间，提高系统的实时性。然而，TMS320C64x只支持8-bit Flash加载。如果既能满足前者又不影响bootloader，将会更加方便工程应用。根据这种想法，笔者做了有益的尝试。

2 接口设计
    本系统选用的Flash是AMD公司的AM291LV320D，存储容量为4Mx8 bit或2M×16 bit，满足CFI协议，易于编程，接口如图l所示。DSP与Flash是主从关系，由DSP通过EMIFB接口控制Flash的擦除和读写。其中，A0-A20为地址线，D15-DO为数据线，CE为片选信号，WE是写选通信号，OE为输出使能信号，BYTE为8位或16位数据模式选择(图中接VCC，为16位模式)。READY接高电平，擦除和编程Flash时用软件来检测是否成功写入。Flash用于存放引导程序段、用户代码及一些数据表，由DSP软件编程来写入。EMIFB只有20根地址线，最大可寻址l M空间，所以可以用现场可编程门阵列(FP-GA)或复杂可编程逻辑器件(CPLD)控制Flash高位地址作页选信号。

3 二级搬移程序的编写方法
    TMS320C64x开机只自动加载l KB程序代码到内部RAM，所以通常要编写二次搬移程序加载剩余程序代码。二级搬移程序的大小不能超过1 K字节，且必须用汇编语言编写。这一部分通常把中断向量表改一下就可以实现，主要包括如下步骤：
    (1)系统中所用的中断向量表不要更改，只把复位中断跳到搬移程序处(通常紧接中断向量表后)，而不直接跳到C程序的入口点c_int00处；
    (2)在搬移程序中配置DSP的EMIFB全局控制寄存器(GBLCTL)和空间控制寄存器(CElCTL)。按TMS320C64x文档说明和所用Flash数据手册配置读写时序，由于选用16-bit宽的Flash，所以MY-TYPE要定义为16-bit异步接口，建好系统软件和硬件沟通的平台。
    (3)参照map文件编写搬移程序；
    (4)跳到C程序入口点c_int00处，完成搬移程序的编写。

4 程序代码文件的提取及重组
    由于Flash的设置与TMS320C64x默认的8-bitFlash加载不相同，所以必须根据COFF文件的格式重新从.out文件中提取数据信息。程序流程如图2所示。要提取的数据代码是初始化段和可执行代码段，这些信息可从COFF文件的段头(section head-er)获得。非初始化段是在程序运行时才分配空间的，所以不提取其数据。当可执行代码段是搬移段(通常是第一个)时，要把代码重新组合后再存储，目的是便于Flash烧写程序的编写。由于.out文件的代码是32-bit存储形式，所以读一次文件要读取4字节代码，代码重组是要把4字节变成4个16-bit的形式依次存储起来。例如，某次读得的代码是0x11223344，代码重组后16-bit形式是(递增顺序)：0x0044，0x0033，0x0022，Ox001l。再把这些代码以16-bit形式依次写入新的xx.bin文件0~400h(16-bit宽)处，不足的写入0；对于其他代码依据.out文件中的地址变化依次写入xx.bin文件的400h之后。

5 仿真环境下16-bit Flash程序的烧写
5.1 Flash中代码的存放方式
    (1)二级搬移程序的存放
    由于TMS320C64x上电加载时采用默认的时序以8-bit加载模式读取1 K字节的程序到内部RAM，因此，为使加载成功，当把Flash设置成16-bit宽时，需要把代码只存储在对应地址的低字节，而高8-bit丢弃不用(可以写入任何数据或不写数据)，如图3所示。实际上boot时，CPU按地址递增变化把4个连续半字地址的低8-bit合成1个32-bit的数据送到内部RAM，高8-bit丢弃。因此把二级搬移程序存放在1 KB空间中，只不过这l KB数据对应的是l6-bit的地址，实现了用16-bit宽Flash加载TMS320C64x DSP。

    (2)程序代码从0x400处开始以16-bit的方式正常存储。
5.2 Flash的烧写
    将编写的程序代码写入Flash有二种方法：使用专门的编程器烧写；通过TI的CCS在仿真环境下直接烧写(加载的逆过程)。目前多用后者，一是由于制板的需要，Flash多用表贴式，不方便用编程器烧写；二是在线编程方法灵活，易于开发。在线烧写只要把xx.bin数据文件的内容读出，再写到Flash的指定位置。要注意的是在写Flash之前一定要先对其进行擦除，因为编程指令不能使“O”写为“1”，只能使“1”变为“0”，而擦除命令是把“0”变为“1”。
烧写程序片断如下：

6 结束语
    本文通过对DSP加载机制的深入阐释给出用16-bit宽Flash加载TMS320C64x的实现方法。这种方法在实际项目中得到较好的应用效果，对于开发人员有一定的参考价值。