基于DSP器件的现场可编程技术

时间：2018-08-28 13:40:01

关键字： DSP FPGA 技术教程现场可编程

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[导读]DSP问世以来，以其强大的功能、合理的价格已经被设计者广泛应用。但不同于FPGA器件的是，DSP并不是为现场可编程而开发的，因此，在嵌入了DSP器件的产品中，如果需要对产品性能进行升级而需要升级程序时。

DSP问世以来，以其强大的功能、合理的价格已经被设计者广泛应用。但不同于FPGA器件的是，DSP并不是为现场可编程而开发的，因此，在嵌入了DSP器件的产品中，如果需要对产品性能进行升级而需要升级程序时，往往会由于现场可编程能力缺乏，而给用户造成麻烦。本文以TI公司的54系列DSP为例，通过对DSP开发过程的分析和代码生成机理的深入研究，找到了一种对DSP器件进行现场编程的方法。

1 54x DSP的开发

CCS集成开发环境是TI公司针对其全系列DSP开发的仿真编译器，可开发目前TI公司几乎所有类型的DSP芯片。在CCS集成开发环境下，54x DSP的开发一般分为以下几个步骤：程序编写、程序编译、COFF文件生成、仿真运行、HEX文件生成、程序存储器烧写和上机运行等，具体流程如图1所示。

在源程序正确的情况下，可编译生成COFF(common()bject File Format)文件，其后缀为.out，可用于进行硬件仿真运行，但不能直接作为程序烧写。如果要将程序写入DSP的外部程序存储器，首先要根据.out文件生成HEX文件。

HEX文件的生成需要调用专用的生成程序HEX500，在WIN32环境下执行HEX500*．cmd命令，生成需要的*．hex文件。按照命令文件*．cmd中的选项，可设置存储器的类型、位数、起始地址，程序的人口地址、引导方式和hex文件的格式等。下面是一段用串口对8位串行EOPROM进行引导的命令文件的例子。

123．out ／*输入文件名*／
-i ／*INTEL格式*／
-map 123．mxp
-o 123．hex ／*输出文件名*／
-memwidth 8 ／*8位存储器*／
-romwidth 8 ／*输出文件为字节*／
-bcrotorg 0x0000 ／*外部存储器开始地址*／
-bootorg serial ／*串口装载*／
-e_main ／*主程序人口*／
SECTI()NS
{.text;boot
} ／*整个程序作为一段引导*／

2 HEX文件

CCS的编译器和链接器生成COFF目标文件。COFF目标文件是二进制格式，有利于模块化编程和更高效的程序片断和目标系统存储器管理。但是大多数的编程器不接受COFF文件。可以用HEX转化程序将其转换为以下5种标准的ASCII十六进制格式：

◇ASCII-HEX，支持16位地址}
◇扩展的TeKtronix;
◇Intel MCS-86;
◇Motorola-s，支持16位、24位、32位地址；
◇TI Tagged，支持16位地址。

仍然用前面的例子，命令文件生成的HEX文件片断如图2所示(用UltraEdit-32打开)。

在命令文件中，也可以根据具体应用情况的不同规定不同的参数，例如，当使用并行存储器作为程序存储器时，则引导装载命令就要改为parallel。具体参数设置见参考文献。

3 硬件编程接口

为仿真调试的方便，54x DSP器件都具有仿真编程用的JTAG接口，其引脚定义如图3所示。

通过JTAG口，可以与DSP建立通信联系，并通过特定的程序，控制DSP的内部单元，让DSP执行预定的操作.这是DSP实现现场可编程的硬件基础，如图4所示。

4 现场可编程的实现方法

由于DSP的程序一般存储在外部存储器之中，因此，现场可编程的实现就是要将新程序通过DSP写入存储器。在以前，由于存储器的烧写电压普遍高于其工作电压，只能通过编程器烧写.随着技术的发展，现在许多E2PROM、Flash存储器等都可进行电擦写，擦写电压和工作电压一致，因此完全可以进行工作电压下的编程。

对DSP进行现场编程，需要用到的器材有计算机和DSP仿真器；需要用到的软件有CCS集成开发平台、UltraEdit-32程序和DSP现场编程程序。具体操作步骤如下：

①在CCS集成开发环境下，将程序编译完成，并在目标板上运行通过。
②打开程序存储器窗口，根据程序的起始、结束地址，将整个程序代码存储为一个数据文件(dat文件)。
③生成hex文件。
④用UltraEdit-32程序打开hex文件，找出程序人口值和程序长度值以及程序开始地址值.
⑤调入烧写程序，并装载入系统芯片.
⑥将程序入口值、程序长度值、程序开始地址值填人现场编程程序中并编译通过。
⑦将存储的程序代码调入数据空间的适当位置(存放位置自定)。
⑧运行现场编程程序，通过DSP将代码写入外部程序存储器。

以上步骤仅在编程开始时进行，一旦编程开始，就可以连续对多个器件现场编程。

DSP现场编程程序的编制也很简单。下面的参考程序是根据前面的命令文件参数编写的，并经仿真验证通过。设定Mc·BSP2口以SPI方式引导串行E2PROM。

．text
…… ；McBSP2口SPI初始化，主动方式
STM #1000H，ARl;从1000H开始10个字为程序
;代码前的数据
ST #08AAH，* ARl+ ；引导头
ST #0018H，* ARl+
ST #O003H，* ARl+
ST #0800H，* ARl+
ST #D010H，* ARl+ ；不重要
ST #000lH，* ARl+
ST #0C428H，* ARl+ ；主程序人口为1C428H
ST #2340H，* ARl+ ；程序代码总字数2340H
ST #000lH，* ARI+
ST #0C000H，* ARl+；程序开始地址1C000H
STM #(1000H+0AH+2340H)，ARl
ST #O，* ARl；最后放结束标志#0000H
STM #O，ADDRESS ；地址寄存器清零
STM #1000H，AR2 ；程序代码开始地址
STM #(0AH+2340H+1)，BRC
RPTB LOOP ；写循环
LDM ADDRESS,A
SFTL A,-8
AND #OOFFH,A
OR #0200H,A
STLM A，AR3 ；写指令+地址高位
LDM ADDRESS,A
SFTL A，8
AND #OFF00H,A
LD * AR2,B
SFTL B．-8
AND #0FFH，B
ADD B．A
STLM A，AR4 ；地址低位+数据字节
LDM ADDRESS．A
ADD #1．A
STLM A,ADDRESS ；E2PROM地址+1
CALL WRITE ；写E2PROM子程序
LDM ADDRESS，A
SFTL A，-8
AND #00FFH，A
OR #0200H,A
STLM A，AR3 ；写指令+地址高位
LDM ADDRESS，A
SFTL A，8
AND #0FFOOH，A
LD *AR2+．B；程序代码地址+1
AND #0FFH，B
ADD B．A
STLM A，AR4 ；地址低位+数据字节
LDM ADDRESS，A
ADD #1，A
STLM A,ADDRESS ；EOPROM地址+1
CALL WRITE；写EOPROM子程序
LOOP：NOP
．end