大容量無線傳輸中高性能DSP啟動方法 - 全文

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　　1 引言

　　TMS320C6000 系列DSP 是TI 公司推出的一種高性能的數(shù)字信號處理器，包含定點(diǎn)和浮 點(diǎn)兩個系列，其中定點(diǎn)系列包括TMS320C62xx 和TMS320C64xx，浮點(diǎn)系列包括TMS320C67xx。 C6000 系列DSP 有三種啟動方式：

　　(1) 主機(jī)啟動

　　如果選擇主機(jī)啟動模式，在復(fù)位信號結(jié)束后，DSP 的CPU 被內(nèi)部“阻塞”而其他部分都 被釋放。在此期間，一個外部的主機(jī)在必要時可以通過主機(jī)接口初始化CPU 的內(nèi)存空間，包 括配置與啟動相關(guān)的內(nèi)部寄存器。一旦主機(jī)完成了所有必須的初始化，它必須將HPIC 寄存 器的DSPINT 位置“1”來完成啟動過程。在程序加載完后，CPU 被從“阻塞”中喚醒，然后 從地址0 處執(zhí)行指令。在CPU 被喚醒后，CPU 需要將DSPINT 位清零。

　　(2) ROM 啟動

　　如果采用ROM 啟動模式，則C6000 系列的DSP(C621x/C671x/C64x)復(fù)位后自動從CE1 空間的起始處拷貝1K 字節(jié)的代碼到內(nèi)存空間。該拷貝過程由EDMA 完成，使用默認(rèn)的Rom 時鐘。在此過程中CPU 一直處于“阻塞”狀態(tài)，直到拷貝完成后才被被喚醒，然后從地址0 處開始執(zhí)行程序。

　　(3) 無啟動

　　如果選擇無啟動模式，CPU 復(fù)位后直接從地址0 處開始執(zhí)行指令。 C6000 系列DSP 的器件配置情況決定了選擇的啟動方式。具體來說就是DSP 的啟動模式 管腳(boot mode pins)接上拉還是下拉電阻。以C6416 為例，BEA[19：18]是啟動模式管 腳，它們?nèi)〔煌闹?上拉電阻代表“1”，下拉電阻代表“0”)代表的含義如表1-1 所示：

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　　如果DSP 的程序小于1K 字節(jié)，那么上述ROM 啟動機(jī)制已經(jīng)可以完成程序的加載。然而 事實(shí)上大部分DSP 的程序會大于1K 字節(jié)，這時就需要創(chuàng)建一個特定啟動程序來完成更多代 碼的加載。該特定啟動程序又被稱作二級bootloader。

　　在需要二級bootloader 的程序中，這段特定啟動代碼通常駐留在ROM 存儲器的起始位 置以便在DSP 復(fù)位后能自動被加載到內(nèi)存地址0 處。當(dāng)1K 字節(jié)代碼被加載完畢后，CPU 開 始從地址0 處執(zhí)行，也就是執(zhí)行二級bootloader 的內(nèi)容。二級bootloader 的功能就是將程 序的剩余部分拷貝到內(nèi)存中。

　　2 啟動方法的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

　　采用二級bootloader 的DSP 啟動方法的實(shí)現(xiàn)大體分為四步：配置存儲器;編寫 secondary bootloader 代碼;編譯程序，轉(zhuǎn)換目標(biāo)文件的格式;將程序燒寫進(jìn)FLASH。圖1 為實(shí)施該啟動方法的硬件平臺示意圖，其中DSP 的型號選擇C6416，F(xiàn)LASH 的型號選擇 AM29LV800B。

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　　2.1 配置存儲器

　　2.1.1 定義存儲器分區(qū)

　　為了實(shí)現(xiàn)使用二級bootloader 的ROM 啟動，需要將FLASH 劃分為FLASH_BOOT, FLASH_REST 兩個區(qū)。這兩個區(qū)分別存儲由on-chip bootloader 拷貝的程序段和由secondary bootloader 拷貝的程序段。對于BIOS 程序，Memory 段的定義在MEM(Memory Section Manager)對象里。對于非BIOS 程序，Memory 段定義在linker command file 中。一個C6416 的Memory 段定義的例子如下所示：

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　　2.1.2 COFF 段的定位

　　DSP 程序是以COFF 段的形式在內(nèi)存中存放的。一個COFF 段就是一個代碼或數(shù)據(jù)塊，它在內(nèi)存中占據(jù)連續(xù)空間。COFF 段分為自定義段，初始化段和未初始化段三種。COFF 段可以有各種屬性，其中l(wèi)oad 屬性和run 屬性跟DSP 啟動有密切關(guān)系。Load 屬性指明段的存儲地址，run 屬性指明段的執(zhí)行地址。二級bootloader 負(fù)責(zé)將所有的段從load 地址拷貝到run地址。例如：

　　.text: LOAD= FLASH, RUN= IRAM

　　表示代碼段.text 被存儲在flash 中，DSP 啟動時二級bootloader 將該段拷貝到IRAM 中。

　　2.2 編寫Secondary Bootloader 代碼

　　對于C6416，外部存儲器接口(EMIF)需要正確配置以后才可以訪問外部存儲器件。在這項(xiàng)工作完成后，二級bootloader 應(yīng)該將所有的初始化段從它們的load 地址拷貝到run 地址，之后再跳轉(zhuǎn)到_c_int00，也即是程序入口點(diǎn)。Secondary Bootloader 用匯編語言編寫，因?yàn)榇藭rC 環(huán)境尚未建立。

　　二級bootloader 必須知道所有初始化段的大小，在Flash 中存儲的位置以及應(yīng)該被加載到何處才能進(jìn)行正確的拷貝。事實(shí)上，二級bootloader 通過讀取段拷貝表獲得上述信息。

　　本文第三部分詳細(xì)說明了有關(guān)段拷貝表的內(nèi)容。

　　完成二級bootloader 代碼的編寫后，應(yīng)將它添加入工程，與工程的其他代碼一同編譯鏈接生成.out 文件。

　　2.3 轉(zhuǎn)換目標(biāo)文件的格式

　　編譯鏈接生成的是.out 格式文件，然而Flash 一般接收的是ASCII 格式的文件。CCS附帶的工具h(yuǎn)ex conversion utility 可將.out 文件轉(zhuǎn)換為ASCII 格式的.hex 文件，Hex6x以命令行文件的形式執(zhí)行。Hex 命令行文件中，首先指明輸入文件(.out)，輸出文件的格式和ROM 的大小及類型，以及哪些段需要被放在ROM 中。一個Hex 命令行文件的例子如下所示(注釋內(nèi)容用“/*”和“*/”括起)：

　　-a /*輸出文件采用ASCII 格式*/

　　-image /*鏡像模式*/

　　-memwidth 8 /*ROM 數(shù)據(jù)寬度8bit*/

　　ROMS

　　{

　　FLASH: org = 0x64000000, len=0x100000, romwidth = 8, files =

　　{.\rom_boot.hex}

　　}

　　SECTIONS /*列出所有需要固化在Flash 中的COFF 段*/

　　{

　　.vectors /*中斷向量表段*/

　　.boot_code /*二級bootloade 段r*/

　　.text /*代碼段*/

　　.cinit /*全局變量初始值段*/

　　}

　　2.4 將程序燒寫進(jìn)Flash

　　將2.3 節(jié)生成的ASCII 文件燒寫進(jìn)Flash 可以使用CCS 自帶的FlashBurn 工具。

　　FlashBurn 是一個帶圖形界面的軟件，它首先將一個稱作FlashBurn Target Component(FBTC)的程序下載到DSP 內(nèi)存中，通過與FBTC 的實(shí)時數(shù)據(jù)交換完成對Flash 的擦除編程等操作。

　　針對不同的硬件(DSP，F(xiàn)lash 型號)修改FBTC 是該方法的關(guān)鍵。所需修改處包括Flash 的基地址，大小，及讀寫命令字等。

　　3 段拷貝表

　　二級bootloader 使用一個段拷貝表(section copy table)進(jìn)行段的拷貝。段拷貝表包含每個需要拷貝的段的必要信息，如段的load 地址，段的run 地址，段的大小。段拷貝表被插入在secondary bootloader 的末尾。

　　生成段拷貝表的方法有兩種：

　　1) 使用hex conversion utility 的-boot 選項(xiàng)

　　在2.3 節(jié)中我們討論了程序文件格式的轉(zhuǎn)換和hex 命令行文件，事實(shí)上Code Composer

　　Studio 自帶的工具h(yuǎn)ex conversion utility 提供了一種更為方便的生成段拷貝表的方法，只要在hex 命令行文件中使用一些特殊的選項(xiàng)即可。特殊的選項(xiàng)有–boot, bootorg ? 和–bootsection，這三個選項(xiàng)的含義分別如下：

　　-boot 使用該選項(xiàng)時hex conversion utility 將自動轉(zhuǎn)換所有初始化段的格式

　　-bootorg 指明段拷貝表的地址

　　-bootsection 指明二級bootloader 所在的段的名稱

　　2) 使用linker 選項(xiàng)(LOAD_START,RUN_START,SIZE)

　　涉及段拷貝表的生成的有三個選項(xiàng)：LOAD_START,RUN_START 和SIZE，可分別獲得一個段的駐留地址，運(yùn)行地址和大小。例如下列代碼可獲得text 段的駐留地址(存于_text_ld_start 中)，運(yùn)行地址(_text_rn_start)和段的大小(存于_text_size)

　　.text : load = FLASH_REST, run = IRAM

　　LOAD_START(_text_ld_start),

　　RUN_START(_text_rn_start),

　　SIZE(_text_size)

　　4 結(jié)束語

　　本文針對在極低譜密度，高頻譜利用率的大容量無線傳輸技術(shù)研究中C6000 系列DSP的應(yīng)用程序大于1K 字節(jié)的情況，提出了一種使用二級bootloader 從Flash 啟動DSP 的方法。該方法可應(yīng)用于采用了C6000 系列DSP 的嵌入式系統(tǒng)中，不需要額外的Flash 編程器，具有廣泛的適用性。