DSP系统应用中FLASH在线编程方法
2008-10-15
作者：黎明也
摘 要： 介绍了在TI公司TMS320VC33 DSP应用系统中，通过JTAG口对DSP外部FLASH存储器实现在线编程" title="在线编程">在线编程的方法，给出了示例源程序，完成了DSP系统加电后的自动装载运行。
关键词： DSP JTAG FLASH存储器 在线编程 Bootload
FLASH存储器是一种高密度、非易失性的电可擦写存储器，存储量大，使用方便，适用于低功耗、高性能的系统。在高速DSP应用系统中，为了充分发挥DSP性能，在加电后需要将用户代码装载到高速RAM存储器中运行。下面介绍SST29LE020型 FLASH存储器的烧写" title="烧写">烧写方法，以及如何实现TMS320VC33上电后用户程序的自举引导(Bootload)。
1 SST29LE020的特点及操作
SST29LE020是SST公司生产的一种256K×8 FLASH， 它有10万次以上的擦写寿命，其内部分为2048个页面，每个页面128字节，页面写周期为5ms。如果页面中一个数据需要改变，则这个分区的所有数据必须重新装入。
FLASH支持软件数据保护功能(Software Data Protection)，当执行三字节SDP写指令时，保护功能将自动加上，任何后续的写操作必须带上三字节SDP写指令。
SST29LE020的读操作与传统EPROM读操作一致；在进行数据编程操作时，它支持内部定时(Internal Timer)、数据查询(Data#Polling)、跳变位(Toggle Bit)三种方式，以测试内部编程操作是否完成。FLASH软件擦除指令为6字节加载" title="加载">加载指令，该指令执行后，最多等待20ms整个芯片便被擦除，即将FLASH每个数据位都恢复为1状态的全FF状态。
SST29LE020软件指令序列可在SST公司的数据手册上查到，如表1所示。在FLASH编程之前，需对FLASH进行擦除，由表1可知，擦除操作需要六个总线周期。
FLASH页面写操作在使用内部定时方式时的流程如图1所示。
2 TMS320VC33简介
TMS320VC33是美国TI公司推出的TMS320C3X系列的32位浮点数字信号处理器，它是在TMS320C31浮点DSP的基础上开发的一个价格更低的DSP，该产品具有高速、低功耗、低成本、易于开发等显著优点。TMS320VC33采用内部1.8V，外部3.3V供电，因而它的功耗比原有型号TMS320C31的功耗降低了大约一个数量级，而且能支持高达150M／FLOPS的运行速率。其主要特性如下：
CPU是32bit的高性能CPU：可进行16／32b整数和32／40b的浮点操作；内含8个扩展精度寄存器；有2个地址发生器、8个辅助寄存器和2个辅助寄存器算术单元(ARAU)。
片内存储器为32bit指令字、24bit地址线、34K×32b(1.1Mb)的双静态RAM。
外围接口具有启动程序装载功能；内含5倍频的锁相环(PLL)时钟发生器；片内存储器可映射外设，其中包括一个串行口、两个32bit定时器和一个DMA；具有四个内部译码页选，可大大简化TMS320VC33与I／O及存储器的接口。
3 TMS320VC33程序引导功能
TMS320VC33具有两种存储器映射方式，即MP(Microprocessor Mode)方式和MC/BL(Microcomputer/Bootloader Mode)方式，两种方式下中断向量的位置不同。常用的是MC方式。在该方式下，MCBL/MP引脚接高电平，内部ROM被映射到000～FFF空间。这段ROM中含有器件生产厂家固化的引导程序" title="引导程序">引导程序(BootLoader),该引导程序可以将DSP实时运行的程序和数据从外部低速ROM或串行口装入到高速RAM中。
TMS320VC33复位后即运行内部固化的引导程序，引导程序通过查询四个中断引脚来确定装入方式。这些引脚为低电平有效，查询顺序依次为INT3、INT0、INT1、INT2；当INT3有效时，为串行装入方式；当INT0有效时，从外部地址0x001000处装入(BOOT1)；当INT1有效时，从外部地址0x400000处装入(BOOT2)；当INT2有效时，从外部地址0xfff000处装入(BOOT3)。
TMS320VC33具有四个快速页选信号，用于对外部地址空间寻址，其映射如表2所示。
使用外部存储器装入数据时，外部存储器数据头位置需包含以下信息：
(1)外部存储器宽度" title="存储器宽度">存储器宽度(8/16/32位)；
(2)程序代码块的长度；
(3)装入数据的目的起始地址；
(4)存储器访问的定时控制参数。
头信息之后是用户的程序代码，程序代码按低位在前、高位在后的顺序排列。程序代码之后，必须有一个全零字，即0x00000000，用以指示引导程序用户程序代码已结束。引导完成后，即从装入的目的地址处开始执行用户程序。
4 FLASH在线编程方法
TMS320VC33的调试使用CC for C3x/4X(Code Composer)集成编译环境，通过JTAG头仿真用户板，用户代码先放在外部RAM中调试，调试成功后，就可以将用户程序代码写入FLASH了。下面介绍在并行装入BOOT2方式下的在线编程方法。
SST29LE020与TMS320VC33的连接方法比较简单，FLASH片选CE引脚直接连接至TMS320VC33的PAGE1引脚；FLASH的输出使能OE引脚的最简单的处理方法是采用跳线方式(当向FLASH写入数据时，接高电平；通常情况下，接地)。
在调试用户程序时，需根据用户板的存储器空间分配制作CMD文件，假设用户扩展的外部RAM为32bit,起始地址为0x00c00000，长度为32K；外部FLASH起始地址为0x00400000(使用BOOT2方式)，长度为256K。其CMD文件如下：
MEMORY
{
INTRAM1:origin = 0x00800000, length = 0x00008000
INTRAM2:origin = 0x00809800, length = 0x000007c1
VEC: origin = 0x00809fc1, length = 0x3f
EXTRAM:origin = 0x00c00000, length = 0x00008000 /*32K*/
FLASH: origin = 0x00400000, length=0x00040000 /*256K*/
}
SECTIONS
{ /*用户程序代码及初始化数据放在外部RAM*/
.vectors ＞ VEC /*VC33规定的中断向量地址*/
.text : LOAD = EXTRAM
.cinit ＞ EXTRAM
.data : RUN = EXTRAM
.bss : RUN = INTRAM2
.stack ＞ INTRAM1
}
第一步：在CC下编译后，装入用户.OUT文件，用户程序代码即被写入EXRAM空间。
第二步：依照TMS320VC33的BOOT格式，并根据CC产生的用户.MAP文件找出程序入口地址、各加载块的入口地址以及长度，编写FLASH烧写文件。示例源程序清单如下：
#define MEM_WIDE 0x00000008 /*Flash存储器宽度*/
#define CG_REGISTER 0x000010c8 /*全局存储器配置参数*/
#define ENTER_POINT 0x00c00064 /*程序代码入口地址*/
volatile int *flash_add = (volatile int *)0x400000; /*外部Flash的映射地址*/
#define BOOTORG 0xc00064 /*.MAP文件中的程序入口地址*/
#define BOOTBLK 3/*.MAP文件中的加载块数量*/
#define BOOTSRC1_ADD 0x00809fc1 /*第1个加载块地址*/
volatile int *bootblk1_add = (volatile int *)0x00809fc1;
#define BOOTBLK1_LEN 0x3a /*第1个加载块长度*/
#define BOOTSRC2_ADD 0x00c00000 /*第2个加载块地址*/
volatile int *bootblk2_add = (volatile int *)0x00c00000;
#define BOOTBLK2_LEN 0xa3 /*第2个加载块长度*/
#define BOOTSRC3_ADD 0x00c000a3 /*第3个加载块地址*/
volatile int *bootblk3_add = (volatile int *)0x00c000a3;
#define BOOTBLK3_LEN 0x17 /*第3个加载块长度*/
////////////////////////////////////////////////
unsigned int flashaddnum,bytenum; /*定义Flash地址及页面字节数变量*/
void waite(int ms) /****软件等待1ms子程序****/
{…………;}
void sdp_flash()/******软件数据保护子程序*********/
{flash_add[0x5555]=0xaa; /*3字节芯片SDP指令*/
flash_add[0x2aaa]=0x55;
flash_add[0x5555]=0xa0;
}
void era_flash()/******擦除芯片子程序*********/
{flash_add[0x5555]=0xaa;/*6字节芯片擦除指令*/
flash_add[0x2aaa]=0x55;
flash_add[0x5555]=0x80;
flash_add[0x5555]=0xaa;
flash_add[0x2aaa]=0x55;
flash_add[0x5555]=0x10;
waite(20); /*20ms等待芯片擦除完成*/
}
void write_flash(int bootdata)/***写一个int型数据***/
{unsigned int i;
for(i=0;i＜=3;i++) /*一个int型数分成四个字节写入*/
{if(bytenum==0) /*如果是页面第1个字节，先写SDP指令*/
{sdp_flash();}
flash_add[flashaddnum]=bootdata; /*向Flash地址写一个字节*/
flashaddnum++; /*Flash地址加1*/
bytenum++; /*页面字节加1*/
if(bytenum＞127) /*一个页面写完，页面字节置0，等待11ms*/
{bytenum=0;waite(11);}
bootdata＞＞=8; /*待写数据右移8位*/
}
}
void main() /***主程序***/
{unsigned int i,j,lenth;
bytenum=0;flashaddnum=0; /*Flash地址及页面字节数置0*/
waite(1); /*等待1ms*/
era_flash(); /*擦除Flash芯片*/
write_flash(MEM_WIDE); /*写外部Flash存储器宽度*/
write_flash(CG_REGISTER); /*写寄存器配置参数*/
write_flash(1); /*第1个boot 的数据长度为1*/
write_flash(ENTER_POINT); / *写入boot的目的地址*/
write_flash(0); /*第1个boot的数据*/
for(i=0;i＜BOOTBLK;i++) /*分别烧写需要boot的数据块*/
{if(i==0) /*每个数据块烧写的起始2字节分别是长度和源地址*/
{lenth=BOOTBLK1_LEN;
write_flash(BOOTBLK1_LEN);
write_flash(BOOTSRC1_ADD);}
else if(i==1)
{lenth=BOOTBLK2_LEN;write_flash(BOOTBLK2_LEN);
write_flash(BOOTSRC2_ADD);}
else if(i==2)
{lenth=BOOTBLK3_LEN;write_flash(BOOTBLK3_LEN);
write_flash(BOOTSRC3_ADD);}
else{;}
for(j=0;j＜lenth;j++) /*将数据块内容写入Flash*/
{if(i==0){write_flash(bootblk1_add[j]);}
else if(i==1){write_flash(bootblk2_add[j]);}
else if(i==2){write_flash(bootblk3_add[j]);}
else{;}
}
}
write_flash(0); /*代码最后位置写全零*/
waite(10); /*等待10ms,保证Flash写完成*/
}
第三步：修改.CMD文件SECTION段，将烧写程序链接到内部RAM区。.CMD文件中SECTION段如下：
SECTIONS
{ /*Flash烧写代码及初始化数据放在TMS320VC33内部RAM*/
.text : LOAD = INTRAM1
.bss : RUN = INTRAM1
.cinit ＞ INTRAM1
.stack ＞ INTRAM1
}
第四步：运行烧写程序，用户代码即被写入FLASH中，将FLASH的OE引脚跳线连通至地的位置，利用CC可以查看FLASH存储器内容是否与要烧写的内容一致，并脱机检验。
FLASH在线编程方法已在用户板上得到了验证，达到了预期的目的。通过JTAG仿真器对TMS320VC33用户系统外部FLASH的在线编程，可以省去HEX转换工具及EPROM编程器等工具，且具有方便、易行的特点。该现场在线编程的方法可推广至其它系列DSP用户系统，是DSP开发中需要掌握的一项新技术。
参考文献
1 SST29LE020 DATA SHEET.Storage Technology, 2003
2 TMS320VC33 Digital Signal Processor. Texas Instruments, 2002
3 TMS320C3x User’s Guide. Texas Instruments,1997
4 TMS320C3x/C4x Assembly Language Tools User’s Guide. Texas Instruments, 1998
5 张雄伟. 曹铁勇.DSP芯片的原理与开发应用. 北京：电子工业出版社, 2001