基于TMS320DM642的编程

引言
一个完整的嵌入式系统必须要有一个合适的存储器存放用户代码。Flash是一种非易失性存储器,而且具有电可擦写、容量大、价格便宜等特点,通常可用于在DSP系统中存放用户代码。
Flash在正常使用前要进行编程,即将用户代码写入Flash。在系统编程方法不需要其它编程设备和编程电源,只借助于仿真器,可直接通过DSP烧写程序对Flash进行编程。本文所使用的编程方法就属于在系统编程。
本文首先介绍常见的Flash编程方法,然后详细介绍本文方法的原理,以及DSP系统上电加载原理,最后给出整个实现过程并分析了Flash编程时需要注意的一些问题。


图1 系统上电的工作步骤图2　程序流程
Flash编程方法
常见的Flash编程方式
Flash在正常使用前必须写入用户程序,传统上有3种编程方法：由供应商出货前把程序代码写入Flash、编程器编程和在系统编程。
第1种方法不能满足用户更改代码的需求,所以在开发阶段不宜采用。当使用编程器编程时,要求Flash固定在PCB板前必须把用户程序写入片内。因此,现在一般都优先考虑在系统编程方法,首先应确定所选的DSP是否直持在系统编程。现行的在系统编程的方法一般是先把待加载程序（用户程序）的.out文件(COFF格式)转成HEX格式,然后去掉HEX格式文件的文件头,再通过烧写程序写到Flash里去。也可以不进行COFF格式到HEX格式的转换这一步,把COFF文件作为源文件,去除文件头信息后将其写入Flash。
本文方法的编程原理
本文的实现方法比较简单,首先把用户程序映射到系统RAM,再把用户程序作为数据直接从RAM搬入Flash中。
首先在CCS上完成用户程序,生成可执行的.out文件,将该文件设为文件1进行加载;然后加载烧写程序的.out文件,将其设为文件2;最后运行文件2,通过它把文件1烧入Flash。
操作步骤非常简单,这里要说明几点。首先,2个.out文件各自独立,文件2加载后,文件1成为数据,CCS在运行时,运行的是最新加载的程序,也即文件2。其次,文件2与文件1映射到RAM中的物理空间各自独立,也就是文件2不能映射到文件1已映射的地方,如果发生重叠,文件2的内容就会覆盖原先文件1映射到该地址空间的内容,写入Flash的内容就会发生错误。再次,用户程序里包括了二次加载程序,以在自举时把用户程序从Flash还原到RAM中。
总线周期
命令1　2　3　4　5　6　
序列地址 数据地址 数据地址 数据地址 数据地址 数据地址 数据
软件复位XXXF0
芯片擦除XXXAAXXX55XXX80XXXAAXXX55XXX10
扇区擦除XXXAAXXX55XXX80XXXAAXXX55SA30
字节写XXXAAXXX55XXXA0PAPD

表1　Am29LV033C内存指令表
二次加载和Bootloader
要保证用户程序的正确运行,仅把程序写入Flash是不够的,必须保证上电后,程序能够从Flash中正确恢复到RAM。系统上电工作步骤如图1所示。
DSP首先自检,得到程序的加载模式。在C6000中主要有2种模式,一种是主机加载模式,也即DSP从0x0000 0000开始执行程序;另一种是ROM加载模式,该模式又有8位、16位、32位几种,不同的DSP略有不同,这里选用8位ROM模式。工作时,DSP先从地址0x9000 0000开始,把0x9000 0000~0x9000 0400这1K（在C62xx中是64K）的数据搬到0x0000 0000~0x0000 0400,然后再从0x0000 0000开始执行程序。这一次加载由DSP自行完成,但是1K的程序作为用户程序显然不够,因此,这1K的程序要做成加载器,也就是手工写的Bootloader,利用它把用户程序从Flash搬入RAM。加载器搬运用户程序又是一次加载,因此把这个过程统称为二次加载。
Bootloader要完成两项功能,第一,把其它程序搬到指定的地址;第二,跳转到用户程序入口,这里要先修改ISP,再跳转到复位中断,因此在Bootloader的最后总是一条跳转指令。由于Bootloader在Flash中的位置是0x9000 0000~0x9000 0400,而Bootloader又是放在用户程序里的,因此,为了方便烧写程序把Bootloader写到该位置,这里在用户程序的.cmd文件中把bootloader定位在程序段的起始位置。
编程方法实现
系统配置和参数设置
TMS320DM642是TI公司的一款视频图像DSP,工作时钟最高可达到600MHz。程序存储器最大可调至272M×8位,其EMIF接口分4个空间,即CE0~CE3。Flash映射到CE1空间,其地址为0x90000000~0x90400000,上电时采用8位ROM加载方式。
Am29LV033C是AMD公司生产的Flash存储器,其主要特点有：3.3 V单电源供电,可使内部产生高电压进行编程和擦除操作;只需向其命令寄存器写入标准的微处理器指令,具体编程、擦除操作由内部嵌入的算法实现,并且可以通过查询特定的引脚或数据线监控操作是否完成;可以对任一扇区进行读、写或擦除操作,而不影响其它部分的数据。
由于4MB的Flash ROM有22根地址线,而DM642只有20根地址线,因此加入FPGA,对Flash进行分页,这里共分8页,每页512KB,每页内含8块,每块64KB。
Am29LV033C有多条内存指令,可以实现芯片ID的读取、软件复位、整片擦除、块擦除等。在这里主要介绍烧写时用到的指令,其擦写命令如表1所示。表中的XXX表示任意地址,SA为块地址,即地址线的第16位到21位,PA为烧写地址,PD为烧写数据。
待烧写程序（用户程序）为USER.out,大小为2M;烧写程序为FBCT.out,大小为4K,地址分配如表2所示。
编程过程
第一步,对整个Flash进行一遍擦除。因为Flash在编程时只能把“1”置为“0”,而不能把“0”置为“1”。
第二步,判断擦除结束。通过DQ6、DQ7均可完成判断,当DQ6位不再跳变时说明擦除结束。这里通过读取最后一位数据是否为“0xFF”来完成判断。
第三步,进行软件复位。软件复位使Flash处于就绪状态,当Flash在进行擦除、编程时软件复位信号无效。
第四步,取得编程地址。如果地址超过最大地址则编程结束。
　开始地址长度写入Flash的开始地址
USER.out0x800000002M0x9001 0000
bootloader0x0000 00001K0x9000 0000
FBCT.out,0x300000004K--

表2　程序的地址分配
注意事项
对于不同的DSP,不同的Flash,在实现时可能不一样,这里有几个问题必须注意：
（1） 文件1和文件2的.cmd文件要分配好各自的地址,地址空间不能重叠。
（2） 不是每个DSP都可以实现在系统编程,如TMS320C6204就不行,而C621x,C64x等就可以。原因在于Flash在编程时速度较慢,一般为ms级,所以需要WE#信号的有效时间较长。但是,一般的WE#有效时间都只有几十ns,这么短的时间不足以让DSP把内容写进Flash。C64x等之所以能实现在系统编程,是因为在编程时DSP自动延长了编程的有效时间。
（3） 如果用户程序中不含加载器程序,那么用户程序的目的地址就不能从Flash的前1K地址开始。
（4） 不同型号Flash的编程时序和指令可能会有所不同,编程之前要弄清该Flash的编程时序和指令。如果Flash要求有偏移地址,就需要加上基地址。
（5） 对于程序的未初始化段不必烧入Flash,可以参考.map文件,里面对于各段有详细说明。
结语
利用上面的方法,本文在TMS320DM642平台中通过JTAG仿真头,成功地实现了在系统编程,为程序的调试提供了一种非常方便的手段,也为用户程序的升级提供了一种简单易行的方法,同时这个方法也在C6211环境下成功实现,其它DSP同样可参考本方法。