牛亞莉（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安　710018）

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TMS320C6000 DSPs的ROM自動(dòng)引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)

牛亞莉
（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安710018）

【摘 要】本文通過對TMS320C6000系列DSP引導(dǎo)方式及初始化過程的分析，根據(jù)實(shí)際工程開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，完整詳細(xì)的闡述了6000系列DSP的ROM引導(dǎo)方式上電引導(dǎo)過程，以及所需用戶引導(dǎo)文件的編寫，常用系數(shù)表的處理方法，落焊文件的生成等過程，并給出了設(shè)計(jì)代碼，有效解決了TI DSP 6000系列的上電引導(dǎo)及初始化問題。

【關(guān)鍵詞】DSP自動(dòng)引導(dǎo)初始化ROM方式

1　引言

隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展，大規(guī)模集成芯片及電路的出現(xiàn)，DSP技術(shù)被廣泛應(yīng)用于鐵路信號傳輸［1］、檢測［2］、識別系統(tǒng)［3］中，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)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(shè)、城市軌道交通發(fā)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(diǎn)系列C62xx、C64xx和浮點(diǎn)系列C67xx，其CPU主頻范圍分布在100MHz到600MHz。在DSP的應(yīng)用過程中，為了保證系統(tǒng)在脫機(jī)狀況下能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行，需要將用戶代碼及一些系數(shù)等文件保存在ROM/FLASH等非易失性存儲(chǔ)器當(dāng)中，在系統(tǒng)加電后，通過DSP自身提供的引導(dǎo)方式將應(yīng)用程序從外部存儲(chǔ)區(qū)搬移到內(nèi)部RAM以便運(yùn)行。這樣一方面擴(kuò)展了DSP有限的ROM資源，另一方面又能充分發(fā)揮DSP內(nèi)部資源的性能優(yōu)勢。

盡管TI 公司的使用指南上提供了不同引導(dǎo)方式的操作方法，但在實(shí)際應(yīng)用中，往往由于文件描述不夠細(xì)致全面加上部分開發(fā)者經(jīng)驗(yàn)不足，使得鏈接命令文件、初始化系數(shù)表及格式化文件等設(shè)計(jì)不當(dāng)，導(dǎo)致在DSP上電時(shí)不能正常自舉，往往會(huì)為工程進(jìn)度帶來較大的麻煩，甚至影響產(chǎn)品的可靠性。

2　DSP自動(dòng)引導(dǎo)及初始化

C6000系列DSP提供了三種引導(dǎo)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(dǎo)方式和存儲(chǔ)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(shè)置。

在ROM引導(dǎo)方式下，DSP加電后首先通過DMA/EDMA將位于外部ROM/FLASH存儲(chǔ)區(qū)0地址開始的內(nèi)容當(dāng)作一幀數(shù)據(jù)搬移到內(nèi)部地址0處。

（1）對于C620x/C670x，DMA從CE1空間自動(dòng)搬移64KB的數(shù)據(jù)到內(nèi)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(dòng)搬移1KB的數(shù)據(jù)到地址0處。此時(shí)一般來說需要編寫用戶引導(dǎo)代碼來完成其余數(shù)據(jù)的搬移，因?yàn)橛脩糸_發(fā)的程序一般都會(huì)大于1KB。

傳輸完成后，CPU退出復(fù)位狀態(tài)，開始執(zhí)行零地址處的指令，即從中斷向量表進(jìn)入，跳轉(zhuǎn)到DSP庫函數(shù)c_int00或者用戶引導(dǎo)程序，用戶引導(dǎo)程序運(yùn)行結(jié)束后仍然應(yīng)該跳轉(zhuǎn)到c_int00，然后開始DSP的初始化過程。

c_int00完成C開發(fā)環(huán)境的初始化以及.bss段全局變量的初始化，由auto_init庫函數(shù)控制，調(diào)用memcpy庫函數(shù)從.cinit數(shù)據(jù)段中搬移相應(yīng)的數(shù)據(jù)到.bss段中對應(yīng)的全局變量中，這些過程全都是由DSP自動(dòng)完成的。初始化完成后，即開始執(zhí)行應(yīng)用程序，進(jìn)入main函數(shù)。

表1　CMD文件各段含義

3　軟件設(shè)計(jì)

一般我們都采用c語言與匯編語言混合使用來進(jìn)行DSP軟件設(shè)計(jì)，一個(gè)基本的DSP工程至少應(yīng)該包含一個(gè)主程序main（）函數(shù)、一個(gè)中斷向量表.vextors段和一個(gè)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(zhí)行的.out文件。如第二節(jié)所介紹的，DSP加載后首先從0地址處開始執(zhí)行，中斷向量表應(yīng)該安排在地址零處，我們可以根據(jù)實(shí)際需要安排程序在0地址處直接轉(zhuǎn)向c_int00或者轉(zhuǎn)向用戶引導(dǎo)程序。

常見的DSP應(yīng)用當(dāng)中還有對系數(shù)表的應(yīng)用，在編程中可以將系數(shù)表作為一個(gè)匯編文件添加到DSP工程中，這樣在編譯連接后該文件就會(huì)作為一個(gè)數(shù)據(jù)段出現(xiàn)在最后的.out文件（COEF格式）中，可以在加載之后由DMA搬移到內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū)待用。

3.1命令文件

命令文件的編寫關(guān)系到整個(gè)工程是否能夠正常工作［4］，因此是DSP程序設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。

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(yùn)行時(shí)自動(dòng)初始化全局變量，ROM加載模式應(yīng)該使用該選項(xiàng)；各段含義如表1：

DSP最終形成的.out文件分為三種類型的數(shù)據(jù)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(gè)加載地址和一個(gè)運(yùn)行地址。由于我們選擇ROM自動(dòng)引導(dǎo)方式，上電后位于外部ROM中的程序會(huì)自動(dòng)搬移到內(nèi)部0地址處的RAM，即DSP通常所指的程序RAM（PRAM）當(dāng)中，所以這里的加載地址可以直接寫成內(nèi)部PRAM。代碼段的加載地址和運(yùn)行地址都在PRAM；非初始化段的加載地址和運(yùn)行地址都在DRAM_init；而初始化段則應(yīng)該分配兩個(gè)地址，加載地址在PRAM，運(yùn)行地址在DRAM_init。因此，對于分配了兩個(gè)地址的數(shù)據(jù)段就需要編寫用戶引導(dǎo)代碼，將其從加載地址搬移到運(yùn)行地址。

3.2用戶引導(dǎo)代碼

由于在DSP的引導(dǎo)過程中C編譯環(huán)境還沒有得到初始化，所以用戶引導(dǎo)代碼一般采用匯編語言進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要用于初始化段的搬移或者1KB以外的代碼數(shù)據(jù)搬移，以下為具體設(shè)計(jì)實(shí)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(shí)現(xiàn)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(shè)置

MVKH EMIF_GCTL，A4

|| MVKH 0x3090，B4

stw B4，*A4

；根據(jù)需要配置EMIF CE空間控制寄存器、SDRAM 控制寄存器

…………

；設(shè)置CSR、ICR、IER寄存器

………….

；設(shè)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(jì)數(shù)寄存器

此時(shí)需參考編譯器產(chǎn)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(shù)據(jù)對應(yīng)于32bit）

…………………

；啟動(dòng)DMA

MVKL 0x0b000051，A2

MVKH 0x0b000051，A2

STW A2， *A1

IDLE ；傳輸結(jié)束后產(chǎn)生中斷，在中斷向量表中跳轉(zhuǎn)到c_int00，開始初始化過程

4　目標(biāo)文件產(chǎn)生

用戶編寫的應(yīng)用程序經(jīng)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(chǔ)器不支持這種格式，所以在燒寫之前需要將其轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制碼的格式。TI提供了專用工具h(yuǎn) e x 6 x . e x e可以實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)換過程，該文件位于安裝目錄下tic6000cgtoolsin文件夾中。

以下是格式轉(zhuǎn)換命令文件實(shí)例：

channel_s.out/* 用戶應(yīng)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(chǔ)寬度 */

-romwidth 8/* ROM數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)線高低八位分別連接。此時(shí)，存儲(chǔ)寬度設(shè)置為16，將產(chǎn)生兩個(gè)HEX文件，命令文件中相應(yīng)內(nèi)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(shù)據(jù) ，.b1是高八位數(shù)據(jù)。通過以上步驟轉(zhuǎn)換后即可得到可燒寫的目標(biāo)文件。

5　結(jié)語

本文通過分析TMS320C6000系列DSP的加載及初始化過程，結(jié)合實(shí)際開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，給出了用于ROM自動(dòng)加載模式下DSP的軟件設(shè)計(jì)和文件格式轉(zhuǎn)換方法。通過具體的代碼實(shí)例詳細(xì)說明了設(shè)計(jì)過程，尤其是對于命令文件和用戶引導(dǎo)程序的編寫。

參考文獻(xiàn)：

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

［2］孫國斌.基于DSO+FPGA架構(gòu)的DC6000V供電鐵路客車逆變電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［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(shù)［J］.鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2009（4）:46-48.

［4］李方慧，王飛，何佩琨.TMS320C6000系列DSPs原理與應(yīng)用［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2003.

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