TMS320C6000 DSPs的ROM自動引導實現

牛亞莉（陜西交通職業技術學院，陜西西安　710018）

?

TMS320C6000 DSPs的ROM自動引導實現

牛亞莉
（陜西交通職業技術學院，陜西西安710018）

【摘 要】本文通過對TMS320C6000系列DSP引導方式及初始化過程的分析，根據實際工程開發經驗，完整詳細的闡述了6000系列DSP的ROM引導方式上電引導過程，以及所需用戶引導文件的編寫，常用系數表的處理方法，落焊文件的生成等過程，并給出了設計代碼，有效解決了TI DSP 6000系列的上電引導及初始化問題。

【關鍵詞】DSP自動引導初始化ROM方式

1　引言

隨著數字信號處理技術的不斷發展，大規模集成芯片及電路的出現，DSP技術被廣泛應用于鐵路信號傳輸［1］、檢測［2］、識別系統［3］中，實現產品的小型化、模塊化，大大提高信號處理的靈活度及處理速度，在鐵路提速、高鐵建設、城市軌道交通發展中隨處可見。

TMS320C6000系列DSP是TI公司推出的新一代高性能DSP，包括定點系列C62xx、C64xx和浮點系列C67xx，其CPU主頻范圍分布在100MHz到600MHz。在DSP的應用過程中，為了保證系統在脫機狀況下能夠實現獨立運行，需要將用戶代碼及一些系數等文件保存在ROM/FLASH等非易失性存儲器當中，在系統加電后，通過DSP自身提供的引導方式將應用程序從外部存儲區搬移到內部RAM以便運行。這樣一方面擴展了DSP有限的ROM資源，另一方面又能充分發揮DSP內部資源的性能優勢。

盡管TI 公司的使用指南上提供了不同引導方式的操作方法，但在實際應用中，往往由于文件描述不夠細致全面加上部分開發者經驗不足，使得鏈接命令文件、初始化系數表及格式化文件等設計不當，導致在DSP上電時不能正常自舉，往往會為工程進度帶來較大的麻煩，甚至影響產品的可靠性。

2　DSP自動引導及初始化

C6000系列DSP提供了三種引導方式，不加載、ROM方式加載和HPI方式加載，其中最常用的就是ROM加載方式。DSP芯片上有專門的管腳用來選擇其引導方式和存儲器映射方式，C620x/C670x DSP芯片由BOOTMODE［4：0］管腳決定，C6211/C6711通過HD［1：0］、C6712/C64x通過BOOTMODE［1：0］來設置。

在ROM引導方式下，DSP加電后首先通過DMA/EDMA將位于外部ROM/FLASH存儲區0地址開始的內容當作一幀數據搬移到內部地址0處。

（1）對于C620x/C670x，DMA從CE1空間自動搬移64KB的數據到內部地址0處；

（2）對于C621x/C671x/C64x，EDMA從CE1空間（對C64x是EMIFB的CE1空間）自動搬移1KB的數據到地址0處。此時一般來說需要編寫用戶引導代碼來完成其余數據的搬移，因為用戶開發的程序一般都會大于1KB。

傳輸完成后，CPU退出復位狀態，開始執行零地址處的指令，即從中斷向量表進入，跳轉到DSP庫函數c_int00或者用戶引導程序，用戶引導程序運行結束后仍然應該跳轉到c_int00，然后開始DSP的初始化過程。

c_int00完成C開發環境的初始化以及.bss段全局變量的初始化，由auto_init庫函數控制，調用memcpy庫函數從.cinit數據段中搬移相應的數據到.bss段中對應的全局變量中，這些過程全都是由DSP自動完成的。初始化完成后，即開始執行應用程序，進入main函數。

表1　CMD文件各段含義

3　軟件設計

一般我們都采用c語言與匯編語言混合使用來進行DSP軟件設計，一個基本的DSP工程至少應該包含一個主程序main（）函數、一個中斷向量表.vextors段和一個鏈接命令文件*.cmd。

DSP的命令文件用于將程序中的各段正確的分配到C6000的地址空間中去，通過連接器生成可執行的.out文件。如第二節所介紹的，DSP加載后首先從0地址處開始執行，中斷向量表應該安排在地址零處，我們可以根據實際需要安排程序在0地址處直接轉向c_int00或者轉向用戶引導程序。

常見的DSP應用當中還有對系數表的應用，在編程中可以將系數表作為一個匯編文件添加到DSP工程中，這樣在編譯連接后該文件就會作為一個數據段出現在最后的.out文件（COEF格式）中，可以在加載之后由DMA搬移到內部數據區待用。

3.1命令文件

命令文件的編寫關系到整個工程是否能夠正常工作［4］，因此是DSP程序設計非常關鍵的一個環節。

以下以6701為例來說明CMD文件的編寫：

-c

-l rts6701.lib

-stack 0x0400

MEMORY

｛

PRAM ： origin = 0x00000000，len = 0x0FFFF

DRAM_init ： origin = 0x80000000，len = 0x04800

DRAM： origin = 0x80004800，len = 0x0b000

｝

SECTIONS

｛

.vectors> PRAM

.my_boot> PRAM

.text> PRAM

.cinit： load=PRAM， run=DRAM_init

.bss> DRAM_init

.far> DRAM_init

.stack> DRAM_init

.data_buf1

｛

coef.obj

｝ load=PRAM， run=DRAM_init

.data_buf2> DRAM

｝

其中，-c代表運行時自動初始化全局變量，ROM加載模式應該使用該選項；各段含義如表1：

DSP最終形成的.out文件分為三種類型的數據段，如表中括號注明的代碼段、初始化段和非初始化段，每一種類型的段都有一個加載地址和一個運行地址。由于我們選擇ROM自動引導方式，上電后位于外部ROM中的程序會自動搬移到內部0地址處的RAM，即DSP通常所指的程序RAM（PRAM）當中，所以這里的加載地址可以直接寫成內部PRAM。代碼段的加載地址和運行地址都在PRAM；非初始化段的加載地址和運行地址都在DRAM_init；而初始化段則應該分配兩個地址，加載地址在PRAM，運行地址在DRAM_init。因此，對于分配了兩個地址的數據段就需要編寫用戶引導代碼，將其從加載地址搬移到運行地址。

3.2用戶引導代碼

由于在DSP的引導過程中C編譯環境還沒有得到初始化，所以用戶引導代碼一般采用匯編語言進行設計，主要用于初始化段的搬移或者1KB以外的代碼數據搬移，以下為具體設計實例：

.sect “.my_boot”

.include boot_c671x.h62

.global _boot

_boot：

；配置EMIF控制寄存器（C621x/C671x/C64x需要，若只是實現初始化段搬移則不需要此配置）

MVKL EMIF_GCTL，A4

|| MVKL 0x3090，B4 ；具體值參考手冊設置

MVKH EMIF_GCTL，A4

|| MVKH 0x3090，B4

stw B4，*A4

；根據需要配置EMIF CE空間控制寄存器、SDRAM 控制寄存器

…………

；設置CSR、ICR、IER寄存器

………….

；設置DMA控制寄存器

MVKL 0x01840044， A1；DMA3_PRIMARY_CTRL

|| MVKL 0xfffffffc，B2

MVKH 0x01840044， A1

|| MVKH 0xfffffffc，B2

LDW *A1， A10

AND A10， B2， A11

STW A11， *A1

；配置DMA副控寄存器，源/目的寄存器，計數寄存器

此時需參考編譯器產生的map文件，確定所需搬移各段地址和長度（注：map文件中長度數據對應于32bit）

…………………

；啟動DMA

MVKL 0x0b000051，A2

MVKH 0x0b000051，A2

STW A2， *A1

IDLE ；傳輸結束后產生中斷，在中斷向量表中跳轉到c_int00，開始初始化過程

4　目標文件產生

用戶編寫的應用程序經過正確的編譯連接以后生成COEF格式的.out文件，由于ROM/FLASH存儲器不支持這種格式，所以在燒寫之前需要將其轉換為十六進制碼的格式。TI提供了專用工具h e x 6 x . e x e可以實現該轉換過程，該文件位于安裝目錄下tic6000cgtoolsin文件夾中。

以下是格式轉換命令文件實例：

channel_s.out/* 用戶應用程序的.out文件，作為hex6x的輸入*/

-m/* 輸出文件格式，m代表Motorola-S格式 */

-memwidth 8/* 存儲寬度 */

-romwidth 8/* ROM數據寬度 */

-o channel_2.hex/* 輸出文件名稱 */

ROMS

｛

FLASH：org = 0x00000000， length = 0xFFFF

｝

若采用16bit ROM加載方式，則連接兩片8位的ROM，地址線連接方式相同，數據線高低八位分別連接。此時，存儲寬度設置為16，將產生兩個HEX文件，命令文件中相應內容改寫為：

-memwidth 16

ROMS

｛

FLASH：org = 0x00000000， length = 0xFFFF

files=｛ channel_2.b0， channel_2.b1 ｝

｝

其中.b0文件是低八位數據 ，.b1是高八位數據。通過以上步驟轉換后即可得到可燒寫的目標文件。

5　結語

本文通過分析TMS320C6000系列DSP的加載及初始化過程，結合實際開發經驗，給出了用于ROM自動加載模式下DSP的軟件設計和文件格式轉換方法。通過具體的代碼實例詳細說明了設計過程，尤其是對于命令文件和用戶引導程序的編寫。

參考文獻：

［1］張西峰，杜普選.基于TMS3206722的高度鐵路軌道信號發送與接收模擬系統［J］.2010（10）:25-28.

［2］孫國斌.基于DSO+FPGA架構的DC6000V供電鐵路客車逆變電源的設計與實現［J］.鐵道車輛，2013（7）:13-15.

［3］黃雪程，王焱，劉春.基于DSP的鐵路信號識別技術［J］.鐵路計算機應用，2009（4）:46-48.

［4］李方慧，王飛，何佩琨.TMS320C6000系列DSPs原理與應用［M］.北京:電子工業出版社，2003.

作者簡介：牛亞莉（1980—），女，陜西，碩士，陜西交通職業技術學院，高級工程師，從事城市軌道交通控制及數字信號處理方面的工作。