DSP的自啟動程序設計

翟麗杰

【摘 要】介紹了TMS320C6000系列BOOTLOAD的程序功能、特點及設計思路，該思路下編寫的BOOTLOAD程序已在SAR數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)上應用，運行良好。

【關鍵詞】DSP；TMS320C6000；BOOTLOAD

0 引言

數(shù)字信號處理器，DSP（ Digital Signal Processor），是隨數(shù)字信號處理理論發(fā)展而專門設計的可編程處理器，是現(xiàn)代電子技術、計算機技術和信號處理技術相結合的產物[1]。由于目前越來越多的嵌入式設備研發(fā)中采用了的操作系統(tǒng)支持[3]，那么必然要根據(jù)目標板設計引導程序，實現(xiàn)整個系統(tǒng)脫機工作，即系統(tǒng)一開機運行就將程序自動加載到DSP的內部RAM中，脫機運行，完成系統(tǒng)的功能。

BOOTLOAD又稱為內核引導程序[4]，是嵌入式系統(tǒng)在加電后執(zhí)行的第一段代碼，它主要負責向內存裝載操作系統(tǒng)映像，然后跳轉到操作系統(tǒng)所在的空間，啟動操作系統(tǒng)運行。具體來講即初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖，最終調用用戶程序。

1 TMS320C6000 DSP特有的二次啟動過程

TMS320C6000系列DSP在復位時其片內ROM中固化了BOOTLOAD代碼，這段代碼采用DMA方式從CE1指向的外部存儲空間復制1K的代碼到地址0處，然后跳轉到地址0處執(zhí)行。但是實際情況1K的代碼對本文設計的系統(tǒng)是遠遠不夠，因此需要進行二次BOOTLOAD。編寫的二次BOOTLOAD代碼應該包含在被搬移的1K代碼中，實現(xiàn)從FLASH存儲器中搬移指定長度的程序代碼以及初始化的數(shù)據(jù)到DSP片內RAM中。

二次BOOTLOAD引導程序主要是將加載地址位于FLASH的數(shù)據(jù)拷貝到RAM中相應的運行地址。因為在系統(tǒng)最初啟動時，C語言環(huán)境沒有初始化，因此這段程序需要用匯編語言編寫。

編寫完后在CCS中compile、build，生成可執(zhí)行文件.out；在匯編優(yōu)化后產生.obj文件。該格式文件包含匯編時匯編器所生成的各個段，然后命令文件將指導連接器分配各段到相應的存儲器中。此時要注意，加載地址和運行地址的不同。加載地址決定二進制代碼的存儲位置和程序引導地址。

2 二次BOOTLOAD固化過程

與BIOS/OS Load類似，BOOTLOAD通常需要固化在目標板中，每次啟動目標板時首先運行自動加載程序，在他完成CPU及相關硬件的初始化后，才在規(guī)定的地址啟動操作系統(tǒng)。BOOTLOAD是嚴重依賴硬件而實現(xiàn)的[5]，每一種不同體系結構的處理器都有不同的BOOTLOAD，甚至同一種處理器的外圍硬件配置不同，其BOOTLOAD也有差別。

由于FLASH存儲器具有電信號刪除功能，且刪除速度快，集成度高，成為嵌入式系統(tǒng)自動加載模塊的外部存儲程序的首選存儲器[6]。TMS320C6000系列DSP采用了多種引導配置方式，以決定芯片在復位后采取何種方式執(zhí)行的初始化操作。

本節(jié)設計的自動加載模塊采用EMIF引導，即BOOTMODE[4：0]=10。在這種引導啟動模式下，芯片復位后，CPU處于“停轉”的狀態(tài)，DMA模塊采用默認的ROM讀寫時序從CE1空間起始地址（此時掛載的是FLASH）上拷貝代碼到地址0處，拷貝結束，CPU進入“運行”狀態(tài)，從地址0處開始執(zhí)行程序。

將程序編譯、驗證后，進行二次BOOTLOAD代碼的固化。上面所寫B(tài)OOTLOAD加載代碼及工程實際代碼都需要固化在FLASH中。Hex6*.exe是CCS開發(fā)環(huán)境自帶的工具[8]，將*.out文件轉化為hex格式文件，然后進行燒寫。.hex文件格式只含待燒寫的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)讀入到緩沖區(qū)buff中，然后編寫命令進行在線編程，完成燒寫。

通過編寫自動加載代碼，編譯成功后固化在系統(tǒng)FLASH中，就實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的脫機加載模塊。

3 自動加載模塊BOOTLOAD測試與分析

整個測試分為以下幾步：首先是移植代碼編譯測試，即軟件仿真；其次是固化燒寫，測試程序是否燒寫在FLASH預先設定的位置；最后測試系統(tǒng)開機是否可以自動加載，脫機獨立運行。

測試軟件環(huán)境為：CCS 3.1 集成開發(fā)環(huán)境；硬件為：SAR數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)

（1）軟件仿真測試

打開CCS，新建自動加載模塊工程—Bootloader.pjt，運行該工程進行編譯。整個自動加載模塊代碼沒有錯誤也沒有警告運行正常，代碼編譯正確，沒有語法和邏輯錯誤。

（2）燒寫固化過程測試

將已經測試過的編譯正確的自動加載模塊代碼燒寫固化在系統(tǒng)中FLASH中，這里采用了擦除命令。

通過擦除燒寫命令，程序依次燒寫至FLASH中預定的地址，程序燒寫正確。隨后在整個SAR數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中測試，系統(tǒng)從上電開始，自動加載，接收數(shù)據(jù)，在DSP內將數(shù)據(jù)處理后存入存儲設備，說明自動加載模塊BOOTLOAD，運行良好。

4 總結

隨著DSP越來越廣泛應用到各種電子信息產品中，對產品靈活方便的引導啟動方式提出了更高的要求，而通過FLASH存儲器來引導DSP系統(tǒng)自動加載已成為常用的方法，這是脫機運行DSP系統(tǒng)的較關鍵技術。本文詳細介紹了基于TI TMS320C6000系列DSP的自動加載程序BOOTLOAD的設計思路及在硬件上應用，本方案在不同的工程中做簡單修改就可以在不同系統(tǒng)中穩(wěn)定的啟動裝載。

【參考文獻】

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