DSP56362的雙引導(dǎo)裝載方法研究與實現(xiàn)

1、DSP56362的雙引導(dǎo)裝載方法研究與實現(xiàn)摘要：簡要介紹了MOTOROLA公司的24位定點數(shù)字信號處理器DSP56362的并行引導(dǎo)過程和特點。并結(jié)合實際，提出了一種雙引導(dǎo)模式，給出了具體的實現(xiàn)方法。通過這種雙引導(dǎo)模式，巧妙地達到了系統(tǒng)的要求。另外，介紹了采用DSP軟件編程來實現(xiàn)FLASH擦除和讀寫方法。     關(guān)鍵詞：DSP56362；Bootstrap；雙引導(dǎo)模式；命令字序列引言在脫機運行的系統(tǒng)中，用戶代碼往往都需要在上電后自動裝載運行。目前，大多數(shù)的內(nèi)部都有固化的引導(dǎo)裝載（）程序，它能在系統(tǒng)加電時，自動將一段存儲在外部非易失性存儲器中的程序代碼移植到內(nèi)部的高

2、速存儲器單元中去執(zhí)行。采用這種方式，既可利用外部的存儲單元來擴展本身有限的資源，又充分發(fā)揮了內(nèi)部資源的效能。    因為用戶代碼在一段時間內(nèi)是相對固定的，所以可以將其固化在非易失性存貯器中。而如果將代碼掩膜到內(nèi)部中去一方面要受到容量以及價格的限制，另一方面，系統(tǒng)代碼升級也不是很靈活方便。是一種高密度、非易失性的電可擦寫存儲器，其單位存儲比特的價格比傳統(tǒng)的要低，十分適合低功耗、小尺寸和高性能的脫機系統(tǒng)。此外，除了可以采用專用的硬件編程器把程序代碼燒入中之外，也可以直接利用通過軟件編程來實現(xiàn)。本文論述的正是如何通過軟件編程來實現(xiàn)對的讀寫操作，同時介紹了系統(tǒng)雙引導(dǎo)裝載方

3、案的實現(xiàn)方法。系統(tǒng)描述本系統(tǒng)是基于公司芯片構(gòu)建的數(shù)字音效處理系統(tǒng)中的一部分，整個數(shù)字音效處理系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如圖所示。是一款位通用定點數(shù)字信號處理器。它采用高性能單時鐘指令周期的內(nèi)核和 的音頻處理性能相結(jié)合的方法來實現(xiàn)具有運算速度快（）精度高（），外設(shè)接口豐富（具有增強型串行音頻接口、并行主機接口、串行主機接口、數(shù)字音頻接口等），價格低廉等諸多優(yōu)點，特別適用于音頻處理。其位的處理精度配合位的（）和位的使得整個系統(tǒng)具有很高的動態(tài)范圍（以上）。它高達的運算速度保證了算法處理的實時性。其增強型串行音頻接口可以很方便地與音頻、直接通過協(xié)議進行連接。通過的并行主機接口可以方便地與負責(zé)鍵盤控制和顯示的單片機

4、進行通信。選用公司的其存儲容量為×，采用供電，讀寫周期為，支持塊擦除與字節(jié)編程，是一款高性價比存儲芯片。與外部的連接示意圖如圖所示。圖中，的腳和的片選信號腳相連。的個地址屬性寄存器是位讀寫寄存器，它們的值可用于控制芯片的引腳的狀態(tài)，當(dāng)某個寄存器中的基址與外部訪問指令存取范圍相匹配時，由這個定義的相應(yīng)地址空間(數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)或程序)將被相應(yīng)的線選通。在本系統(tǒng)中，正是把的作為的片選線。腳相應(yīng)的寄存器的值設(shè)為，當(dāng)訪問地址的高位為時，外部被選通。    通過設(shè)置的總線控制寄存器，可以設(shè)置訪問外部存儲器時插入的等待狀態(tài)的個數(shù)。在本系統(tǒng)中，的存取周期為，為了保證的正確讀

5、寫，一般要插入個等待狀態(tài)。的引導(dǎo)過程在內(nèi)部的地址范圍內(nèi)有定制的位字的 。該內(nèi)的引導(dǎo)程序可以通過用戶設(shè)置的引導(dǎo)模式信號線，將用戶程序從外部的位、 接口或者接口引導(dǎo)到內(nèi)部的高速中全速運行。當(dāng)硬件復(fù)位后，它將首先采樣外部的、和信號線，并將它們的狀態(tài)寫入工作模式寄存器 -的、和位，然后使程序指針指向去執(zhí)行引導(dǎo)程序，引導(dǎo)程序通過對的、和位進行判斷來決定選擇哪種引導(dǎo)模式。主要的引導(dǎo)模式如表所列。表1 DSP56362 Bootstrap的引導(dǎo)模式MODDMODCMODBMODA描     述0001從字節(jié)存儲器引導(dǎo)0010跳轉(zhuǎn)到程序ROM起始地址0101從串行主機接

6、口SHI引導(dǎo)（SPI從模式）0110從串行主機接口SHI引導(dǎo)（I2C從模式，時鐘靜止使能）0111從串行主機接口SHI引導(dǎo)（I2C從模式，時鐘靜止關(guān)閉）1001內(nèi)部測試保留1100從并行主機接口HDI08引導(dǎo)（ISA模式）1101從并行主機接口HDI08引導(dǎo)（HC11非復(fù)用模式）1110從并行主機接口HDI08引導(dǎo)（8051復(fù)用總線模式）1111從并行主機接口HDI08引導(dǎo)（68302總線模式）在本系統(tǒng)中，由于程序保存在外部的里，所以采用的引導(dǎo)模式為第一種即從字節(jié)存儲器引導(dǎo)。在這種模式下程序?qū)牡刂诽庨_始加載外部數(shù)據(jù)，并采用以下數(shù)據(jù)格式從外部接口下載用戶的系統(tǒng)程序：（） 最開始的個字節(jié)用于定義

7、系統(tǒng)程序的總字數(shù)（位）。（） 接著的個字節(jié)用于定義系統(tǒng)程序下載到程序存儲器的目的地址。（） 其余是用戶的系統(tǒng)程序（每個位的字由三個字節(jié)組成），這些程序?qū)⒋鎯υ诔绦虼鎯ζ鲀?nèi)連續(xù)的地址空間里。引導(dǎo)程序要求系統(tǒng)程序在外部中以地位字節(jié)（）在前的順序排列每個位字的個字節(jié)。的引導(dǎo)程序一旦完成數(shù)據(jù)的下載，將馬上跳轉(zhuǎn)到內(nèi)部程序存儲器的起始目的地址開始運行用戶的系統(tǒng)程序。雙引導(dǎo)裝載方法 的片內(nèi)內(nèi)存分配采用增強型哈佛結(jié)構(gòu)，片內(nèi)空間可分為程序空間、數(shù)據(jù)空間、數(shù)據(jù)空間，每個空間都有一套獨立的位地址總線和數(shù)據(jù)總線。在缺省情況下，片內(nèi)的分配情況為：程序、 數(shù)據(jù)和 數(shù)據(jù)。通過設(shè)置內(nèi)存切換模式（）可以將的數(shù)據(jù)映射到程序中，此

8、時的片內(nèi)分配為：程序、 數(shù)據(jù)和 數(shù)據(jù)?？紤]到本系統(tǒng)對程序空間的需求量較大，而數(shù)據(jù)相對較多，且系統(tǒng)對內(nèi)部數(shù)據(jù)的需求并不是很大，因此，將設(shè)置成內(nèi)存切換模式比較好。在內(nèi)存切換模式下（）的內(nèi)存映像圖如圖所示。 直接使用引導(dǎo)程序的問題的內(nèi)存切換模式需要通過軟件指令對寄存器進行設(shè)置來實現(xiàn)。由于只有在該指令執(zhí)行后才能生效，這樣就產(chǎn)生了一個矛盾。因為若在系統(tǒng)程序開始時將設(shè)置為內(nèi)存切換模式，那么，往往希望能裝載的程序指令，但是，的引導(dǎo)程序是在系統(tǒng)復(fù)位后立即執(zhí)行的，此時處于缺省（）狀態(tài)，程序只有，如果此時外部的指令代碼的大小超過了這個限制，引導(dǎo)程序就不能把它們加載進去，而當(dāng)這條設(shè)置指令生效時，雖然的程序空間又增加

9、了，但是引導(dǎo)程序已經(jīng)結(jié)束，因而這的程序空間實際上沒有被利用。另外，從的程序流程可以看出，這個引導(dǎo)程序只能將系統(tǒng)的程序代碼數(shù)據(jù)加載到內(nèi)部的程序，而不能將數(shù)據(jù)加載到內(nèi)部的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)，這樣，那些需要在數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)定義常數(shù)的程序?qū)o法正常運行。 雙引導(dǎo)模式為了解決以上問題，本文提出了一種雙引導(dǎo)模式。具體思路是：在系統(tǒng)程序的開始處，設(shè)計一個用戶自己的引導(dǎo)模塊，用這個模塊先對內(nèi)部的寄存器進行相應(yīng)的內(nèi)存切換設(shè)置，以使內(nèi)部的程序擴大為。然后參照的-引導(dǎo)程序分別對系統(tǒng)的、及區(qū)的數(shù)據(jù)進行加載。同時在將程序燒錄到時采用地址隔離的方式將引導(dǎo)模塊與系統(tǒng)程序分開存放，引導(dǎo)模塊作為一段獨立的程序放在首地址為的存儲區(qū)。于是，對于

10、的引導(dǎo)程序來說，它需要引導(dǎo)的不是整個系統(tǒng)程序，而僅僅是這個引導(dǎo)模塊，另外加載完這個模塊后就立即跳轉(zhuǎn)到內(nèi)部程序中執(zhí)行，此時引導(dǎo)模塊已獲得控制權(quán)，它在完成內(nèi)存切換后將繼續(xù)引導(dǎo)系統(tǒng)程序的其他部分。采用這種兩次引導(dǎo)的方法，不但使、區(qū)的數(shù)據(jù)可以按照程序的要求進行初始化，而且的程序指令空間可以預(yù)先設(shè)置成，從而非常巧妙地達到了系統(tǒng)的要求。該雙引導(dǎo)模式的引導(dǎo)模塊程序流程如圖所示。的擦除和讀寫為了使系統(tǒng)能夠脫機運行，應(yīng)當(dāng)把系統(tǒng)程序燒錄到外部中去。除了可以用專用的編程器把代碼燒入中外，還可以用軟件編程的方法由來實現(xiàn)同樣的功能。本系統(tǒng)正是采用這種軟件編程的方法實現(xiàn)對的擦除和讀寫。 地址映射利用擦除和讀寫必然會牽涉到

11、中的地址在中的映射方式。的內(nèi)存映像圖已在圖中給出。本系統(tǒng)采用的是的，其地址范圍為：。假設(shè)的起始地址和的起始地址重合，那么中只有對應(yīng)于外部空間的那部分地址空間才是可見的。為了使能夠訪問全部的外部空間，設(shè)計時必須進行地址重映射。本系統(tǒng)實際用到的的存儲容量不足，也就是說，當(dāng)訪問外部時，真正起作用的地址線是，而高位地址線可以為任意值。因此，可以考慮給訪問地址加一個偏移量，以將的地址空間映射到內(nèi)部數(shù)據(jù)中，映射后的地址范圍是：。重映射后的地址空間落在數(shù)據(jù)的外部保留區(qū)內(nèi)，這在中是可見的。 擦除和讀寫過程在將數(shù)據(jù)寫入之前，先要刪除數(shù)據(jù)所在塊，然后才能重新寫入。在擦除和寫操作之前都要執(zhí)行相應(yīng)的命令字序列，即在指

12、定的地址處寫入指定的指令代碼，而讀操作則可以直接進行。的擦除和寫入流程圖分別如圖、圖所示。在本系統(tǒng)中，由于采用了雙引導(dǎo)模式，所以首先要將引導(dǎo)程序?qū)懭耄缓笤俜謩e將用戶程序的區(qū)數(shù)據(jù)、區(qū)數(shù)據(jù)、區(qū)數(shù)據(jù)寫入。在利用軟件編程進行燒錄時，可以從目標(biāo)文件中提取出將要寫入的數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)打包成一個文件，再在燒錄程序中將這個文件包含進來。接著對燒錄程序進行編譯、鏈接，以產(chǎn)生一個目標(biāo)文件。最后，通過口將目標(biāo)文件下載到中運行，這樣，就會通過其外部數(shù)據(jù)線將打包好的文件中的數(shù)據(jù)寫入。在本系統(tǒng)中，引導(dǎo)程序和用戶程序?qū)⒎执螣霝榇艘謩e將引導(dǎo)程序、用戶程序區(qū)數(shù)據(jù)、用戶程序區(qū)數(shù)據(jù)、用戶程序區(qū)數(shù)據(jù)打包成文件。打包一個文件的具體步驟如下：（）調(diào)用公司提供的和程序?qū)υ次募M行編譯、鏈接，以產(chǎn)生一個格式的目標(biāo)文件。（）調(diào)用公司提供的程序?qū)⒏袷降哪繕?biāo)文件轉(zhuǎn)換成公司的文件格式，可將目標(biāo)文件中的區(qū)數(shù)據(jù)、區(qū)數(shù)據(jù)、區(qū)數(shù)據(jù)提取出來并生成個文件，其后綴分別為、。（）調(diào)用程序?qū)⒏袷降奈募D(zhuǎn)換成格式的文件。（）調(diào)用程序?qū)⒏袷降奈募D(zhuǎn)換成文件。這個文件由一系列的數(shù)據(jù)定義指令組成，定義的數(shù)據(jù)依次為系統(tǒng)程序總字節(jié)數(shù)、系統(tǒng)程序起始地址、系統(tǒng)程序?qū)?yīng)的十六進制操作碼，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖所示。為了驗證上面方法是否能將引導(dǎo)程序和用戶程序的各部分代碼成功寫入到中，筆者編寫了一個測試程序