基于TMS320DM642的
摘要：嵌入式DSP系统在独立运行时需要把用户代码从外部Flash中加载到系统RAM运行，包括了Flash的编程及上电加载两项技术，是DSP系统开发中的重点和难点。本文采用一种在系统编程方法对Flash编程，巧妙地利用JTAG仿真器实现系统在线调试及编程，无需进行COFF到HEX的数据格式转换。
关键词：在系统编程；DSP；加载器
引言
一个完整的嵌入式系统必须要有一个合适的存储器存放用户代码。Flash是一种非易失性存储器，而且具有电可擦写、容量大、价格便宜等特点，通常可用于在DSP系统中存放用户代码。
Flash在正常使用前要进行编程，即将用户代码写入Flash。在系统编程方法不需要其它编程设备和编程电源，只借助于仿真器，可直接通过DSP烧写程序对Flash进行编程。本文所使用的编程方法就属于在系统编程。
本文首先介绍常见的Flash编程方法，然后详细介绍本文方法的原理，以及DSP系统上电加载原理，最后给出整个实现过程并分析了Flash编程时需要注意的一些问题。
图1 系统上电的工作步骤 图2 程序流程
Flash编程方法
常见的Flash编程方式
Flash在正常使用前必须写入用户程序，传统上有3种编程方法：由供应商出货前把程序代码写入Flash、编程器编程和在系统编程。
第1种方法不能满足用户更改代码的需求，所以在开发阶段不宜采用。当使用编程器编程时，要求Flash固定在PCB板前必须把用户程序写入片内。因此，现在一般都优先考虑在系统编程方法，首先应确定所选的DSP是否直持在系统编程。现行的在系统编程的方法一般是先把待加载程序（用户程序）的.out文件(COFF格式)转成HEX格式，然后去掉HEX格式文件的文件头，再通过烧写程序写到Flash里去。也可以不进行COFF格式到HEX格式的转换这一步，把COFF文件作为源文件，去除文件头信息后将其写入Flash。
本文方法的编程原理
本文的实现方法比较简单，首先把用户程序映射到系统RAM，再把用户程序作为数据直接从RAM搬入Flash中。
首先在CCS上完成用户程序，生成可执行的.out文件，将该文件设为文件1进行加载；然后加载烧写程序的.out文件，将其设为文件2；最后运行文件2，通过它把文件1烧入Flash。
操作步骤非常简单，这里要说明几点。首先，2个.out文件各自独立，文件2加载后，文件1成为数据，CCS在运行时，运行的是最新加载的程序，也即文件2。其次，文件2与文件1映射到RAM中的物理空间各自独立，也就是文件2不能映射到文件1已映射的地方，如果发生重叠，文件2的内容就会覆盖原先文件1映射到该地址空间的内容，写入Flash的内容就会发生错误。再次，用户程序里包括了二次加载程序，以在自举时把用户程序从Flash还原到RAM中。
| 总线周期 | ||||||||||||
| 命令 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||||||
| 序列 | 地址 | 数据 | 地址 | 数据 | 地址 | 数据 | 地址 | 数据 | 地址 | 数据 | 地址 | 数据 |
| 软件复位 | XXX | F0 | ||||||||||
| 芯片擦除 | XXX | AA | XXX | 55 | XXX | 80 | XXX | AA | XXX | 55 | XXX | 10 |
| 扇区擦除 | XXX | AA | XXX | 55 | XXX | 80 | XXX | AA | XXX | 55 | SA | 30 |
| 字节写 | XXX | AA | XXX | 55 | XXX | A0 | PA | PD | ||||
二次加载和Bootloader
要保证用户程序的正确运行，仅把程序写入Flash是不够的，必须保证上电后，程序能够从Flash中正确恢复到RAM。系统上电工作步骤如图1所示。
DSP首先自检，得到程序的加载模式。在C6000中主要有2种模式，一种是主机加载模式，也即DSP从0x0000 0000开始执行程序；另一种是ROM加载模式，该模式又有8位、16位、32位几种，不同的DSP略有不同，这里选用8位ROM模式。工作时，DSP先从地址0x9000 0000开始，把0x9000 0000~0x9000 0400这1K（在C62xx中是64K）的数据搬到0x0000 0000~0x0000 0400，然后再从0x0000 0000开始执行程序。这一次加载由DSP自行完成，但是1K的程序作为用户程序显然不够，因此，这1K的程序要做成加载器，也就是手工写的Bootloader，利用它把用户程序从Flash搬入RAM。加载器搬运用户程序又是一次加载，因此把这个过程统称为二次加载。
Bootloader要完成两项功能，第一，把其它程序搬到指定的地址；第二，跳转到用户程序入口，这里要先修改ISP，再跳转到复位中断，因此在Bootloader的最后总是一条跳转指令。由于Bootloader在Flash中的位置是0x9000 0000~0x9000 0400，而Bootloader又是放在用户程序里的，因此，为了方便烧写程序把Bootloader写到该位置，这里在用户程序的.cmd文件中把bootloader定位在程序段的起始位置。
编程方法实现
系统配置和参数设置
TMS320DM642是TI公司的一款视频图像DSP，工作时钟最高可达到600MHz。程序存储器最大可调至272M×8位，其EMIF接口分4个空间，即CE0~CE3。Flash映射到CE1空间，其地址为0x90000000~0x90400000,上电时采用8位ROM加载方式。
Am29LV033C是AMD公司生产的Flash存储器，其主要特点有：3.3 V单电源供电，可使内部产生高电压进行编程和擦除操作；只需向其命令寄存器写入标准的微处理器指令，具体编程、擦除操作由内部嵌入的算法实现，并且可以通过查询特定的引脚或数据线监控操作是否完成；可以对任一扇区进行读、写或擦除操作，而不影响其它部分的数据。
由于4MB的Flash ROM有22根地址线，而DM642只有20根地址线，因此加入FPGA，对Flash进行分页，这里共分8页，每页512KB，每页内含8块，每块64KB。
Am29LV033C有多条内存指令，可以实现芯片ID的读取、软件复位、整片擦除、块擦除等。在这里主要介绍烧写时用到的指令，其擦写命令如表1所示。表中的XXX表示任意地址，SA为块地址，即地址线的第16位到21位，PA为烧写地址，PD为烧写数据。
待烧写程序（用户程序）为USER.out，大小为2M；烧写程序为FBCT.out,大小为4K，地址分配如表2所示。
编程过程
第一步，对整个Flash进行一遍擦除。因为Flash在编程时只能把“1”置为“0”，而不能把“0”置为“1”。
第二步，判断擦除结束。通过DQ6、DQ7均可完成判断，当DQ6位不再跳变时说明擦除结束。这里通过读取最后一位数据是否为“0xFF”来完成判断。
第三步，进行软件复位。软件复位使Flash处于就绪状态，当Flash在进行擦除、编程时软件复位信号无效。
第四步，取得编程地址。如果地址超过最大地址则编程结束。
| 开始地址 | 长度 | 写入Flash的开始地址 | |
| USER.out | 0x80000000 | 2M | 0x9001 0000 |
| bootloader | 0x0000 0000 | 1K | 0x9000 0000 |
| FBCT.out, | 0x30000000 | 4K | -- |
表2 程序的地址分配
注意事项
对于不同的DSP，不同的Flash，在实现时可能不一样，这里有几个问题必须注意：
（1） 文件1和文件2的.cmd文件要分配好各自的地址，地址空间不能重叠。
（2） 不是每个DSP都可以实现在系统编程，如TMS320C6204就不行，而C621x,C64x等就可以。原因在于Flash在编程时速度较慢，一般为ms级，所以需要WE#信号的有效时间较长。但是，一般的WE#有效时间都只有几十ns，这么短的时间不足以让DSP把内容写进Flash。C64x等之所以能实现在系统编程，是因为在编程时DSP自动延长了编程的有效时间。
（3） 如果用户程序中不含加载器程序，那么用户程序的目的地址就不能从Flash的前1K地址开始。
（4） 不同型号Flash的编程时序和指令可能会有所不同，编程之前要弄清该Flash的编程时序和指令。如果Flash要求有偏移地址，就需要加上基地址。
（5） 对于程序的未初始化段不必烧入Flash，可以参考.map文件，里面对于各段有详细说明。
结语
利用上面的方法，本文在TMS320DM642平台中通过JTAG仿真头，成功地实现了在系统编程，为程序的调试提供了一种非常方便的手段，也为用户程序的升级提供了一种简单易行的方法，同时这个方法也在C6211环境下成功实现，其它DSP同样可参考本方法。■