摘要:本文主要介紹了閃爍存儲器Am29LV400B的主要特點和編程方法；通過把FLASH的前32K映射到title="DSP">DSP TMS320VC5409的數(shù)據(jù)空間，按照自舉表（Boottable）的格式在FLASH中存儲程序代碼，由DSP引導(dǎo)裝載（Bootloader）程序?qū)崿F(xiàn)了FLASH的16位并行引導(dǎo)裝載；文中結(jié)合實例介紹了該引導(dǎo)裝載方法的實現(xiàn)過程。

　　TI的5000系列DSP提供多種引導(dǎo)裝載模式，主要包括EEPRCM引導(dǎo)裝載、并行引導(dǎo)裝載、串行口引導(dǎo)裝載等。其中使用Flash的并行引導(dǎo)裝載是常用的一種，使用該種方法可以盡快地開發(fā)出樣機，是加快開發(fā)進度的。TMS320VC5409是TI公司推出的新一代的高性能、低價位、低功耗數(shù)字信號處理器（DSP）。 是一款定點DSP芯片，其指令周期可達10ns，片內(nèi)有32kx16位的RAM，性價比極高，被廣泛應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。與現(xiàn)在流行的TMS320C5409相比，性能提高了60%,功耗效率提高了50%。它的應(yīng)用對象大多是要求能脫機運行的內(nèi)嵌式系統(tǒng)，如機頂盒（STB）、個人數(shù)字助理（PDA）和數(shù)字無線通信等。閃爍存儲器（FLASH MEMORY）是可以在線電擦寫或者掉電后信息仍然還在，并不會發(fā)生丟失的存儲器。FLASH與 EPROM相比，其具有更高的性能價格比，而且體積小、功耗低、擦寫速度快、使用比較方便等多項優(yōu)勢。所以，采用FLASH存儲程序和固定數(shù)據(jù)是一種較好的選擇。AMD公司的Am29LV400B FLASH可以直接與DSP相接 。

　　1 Am29LV400B的主要特點及編程方法

　　Am29LV400B是AMD公司新推出的256K×16位產(chǎn)品，其具有以下主要特點：

　?。?）支持單電源操作，可分為滿負荷電壓供電（2.7V～3.6V）和電壓范圍可調(diào)節(jié)（3.0V～3.6V）供電兩種方式。滿幅度電壓供電方式主要用于電池供電的應(yīng)用中，而電壓范圍可調(diào)節(jié)供電方式直接與3.3V的高性能DSP接口，簡化了系統(tǒng)的電源要求。

　?。?）快的存取速度高達55ns,CMOS工藝，具有100000次寫入/擦寫壽命。

　?。?）低功耗（200nA的自動休眠電流，200nA的待命電流，7mA的讀電流，15mA的編程/擦除電流）。

　?。?）靈活的塊結(jié)構(gòu)支持整片擦除、塊擦除。整片分為11個塊（1塊8K字、2塊4K字、1塊16K字、7塊32K字）。

　　（5）塊保護功能，具有防止對任何區(qū)段進行編程或擦除的硬件保護機制。

　　（6）與JEDEC標準兼容，引腳分布和命令集與單電源FLASH相兼容，具有優(yōu)越的防止意外編程的保護功能 。

　　（7）數(shù)據(jù)查詢位和數(shù)據(jù)切換位，可以通過軟件方法檢測編程/擦除操作的狀態(tài)。

　?。?）Ready/Busy#管腳，可以通過硬件方法檢測編程/擦除操作的狀態(tài)。

　?。?）具有擦除暫停/擦除恢復(fù)功能。在暫停擦除操作過程中，支持讀寫不處于擦除狀態(tài)的塊。

　?。?0）內(nèi)嵌的擦除/編程算法能自動對整個芯片或某幾個塊進行擦除編程操作。

　　Am29LV400B編程和擦除算法的命令定義如表1所示。

　　表中，RA為要讀的存儲器地址；RD為從存儲器地址RA處讀出的數(shù)據(jù)；SA為要擦除的段地址；PA為要寫入 數(shù)據(jù)的存儲器地址；PD為要在地址PA處寫入的數(shù)據(jù)。根據(jù)表中的命令定義可編制FLASH的“燒寫”和“擦除”程序（用C語言和匯編語言混合編程實現(xiàn)）。根據(jù)需要，我們編制了“燒寫”單字和“燒寫”多字的程序。

　　2 硬件電路組成

　　DSP存儲區(qū)硬件接口電路如圖1所示。主要由5部分組成：DSP處理器-TMS320VC5409、系統(tǒng)邏輯控制電路（采用CPLD—EPM7128實現(xiàn)）、閃存FLASH-Am29LV400B （256K字的FLASH用來存儲應(yīng)用程序和初始化數(shù)據(jù)） 、程序存儲器SRAM1-IDT71V416S12PH（容量為256K字）、數(shù)據(jù)存儲器SRAM2-IDT71V016S12PH（容量為64K字） 。邏輯控制電路主要由3個模塊組成：FLASH頁選控制模塊、讀/寫控制模塊、程序空間/數(shù)據(jù)空間/FLASH切 換控制模塊。CPLD（Complex Programmable Logic Device）復(fù)雜可編程邏輯器件，是從PAL和GAL器件發(fā)展出來的器件，相對而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍。是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。其基本設(shè)計方法是借助集成開發(fā)軟件平臺，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標文件，通過電纜（“在系統(tǒng)”編程）將代碼傳送到目標芯片中，實現(xiàn)設(shè)計的數(shù)字系統(tǒng)。CPLD主要是由可編程邏輯宏單元（MC，Macro Cell）圍繞中心的可編程互連矩陣單元組成。其中MC結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，并具有復(fù)雜的I/O單元互連結(jié)構(gòu)，可由用戶根據(jù)需要生成特定的電路結(jié)構(gòu)，完成一定的功能。由于CPLD內(nèi)部采用固定長度的金屬線進行各邏輯塊的互連，所以設(shè)計的邏輯電路具有時間可預(yù)測性，避免了分段式互連結(jié)構(gòu)時序不完全預(yù)測的缺點。圖中，CPLD的輸出FMSEL為FLASH的片選腳；PMSEL為程序空間的片選腳；DMSEL為數(shù)據(jù)空間的片選腳。

　　FLASH一共分為8頁，每頁的空間大小是32K,通過CPLD中的FLASH頁選控制模塊（Page0～Page2）實現(xiàn)FLASH翻頁功能。為實現(xiàn)FLASH引導(dǎo)裝載，F(xiàn)LASH物理空間的前32K映射到TMS320VC5409的數(shù)據(jù)空間0x8000h~0xFFFFh上，即TMS320VC5409的數(shù)據(jù)空間0x8000h～0xFFFFh為FLASH的前32K空間。為了重點說明FLASH的引導(dǎo)裝載過程，本文只談及DSP片內(nèi)程序存儲空間以及FLASH前32K字的使用情況。

　　3 TMS320VC5409 DSP的引導(dǎo)裝載方式

　　TMS320VC5409芯片具有兩種引導(dǎo)方式：片內(nèi)引導(dǎo)方式和片外執(zhí)行方式。片內(nèi)引導(dǎo)方式就是利用片內(nèi)ROM中的引導(dǎo)程序?qū)⒊绦驈耐獠考虞d到程序存儲器中運行。由于FLASH的速度較低，難以與DSP相匹配，因此 ,本文采用片內(nèi)引導(dǎo)方式。

　　TMS320VC5409片內(nèi)掩模ROM中固化的引導(dǎo)裝載（Bootloader）程序用于在上電復(fù)位時把用戶程序從外部引導(dǎo)到高速RAM中，以保證其全速運行。TMS320VC5409提供的片內(nèi)引導(dǎo)方法有：主機口HPI方法、8位或16位 并行EPROM方法、8位或16位并行I/O方法和8位或16位串行口方法等。下面通過圖2所示的引導(dǎo)過程框圖，闡述一下本文選用的并行引導(dǎo)方式過程。

　　上電復(fù)位后，TMS320VC5409檢測其MP/MC引腳，如果MP/MC=“0”，DSP從0xFF80h處開始執(zhí)行片內(nèi)引導(dǎo)裝載程序。進入引導(dǎo)程序后，如有INT2請求中斷，則進入HPI（Hardware Platform Interface,主機接口構(gòu)成）引導(dǎo)方式；如有INT3請求中斷，則進入EEPROM（Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory,，電可擦可編程只讀存儲器--一種掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲芯片。EEPROM 可以在電腦上或?qū)Ｓ迷O(shè)備上 擦除已有信息，重新編程。一般用在即插即用）串行口引導(dǎo)方式；否則就進入并行引導(dǎo)方式。其詳細引導(dǎo)過程如圖3所示。

　　片內(nèi)并行引導(dǎo)方式前半部分是I/O空間并行引導(dǎo)方式，我們不采用此方式，程序繼續(xù)運行直到從數(shù)據(jù)空 間0xFFFFh地址讀入一個地址數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)為用戶自舉表的入口地址。這時片內(nèi)引導(dǎo)程序就開始執(zhí)行FLASH 中的用戶自舉表，若自舉表的個字是0x10AAh,則表示是16位并行引導(dǎo)模式。

　　4 FLASH中自舉表（Boottable）的存儲格式

　　為了實現(xiàn)DSP加電自舉，F(xiàn)LASH中的數(shù)據(jù)必須按照自舉表的格式“燒寫”。自舉表的作用是：DSP運行此表時，首先根據(jù)自舉表中前部分用戶起始地址把后面的用戶程序代碼加載到DSP片內(nèi)程序空間中相應(yīng)的用戶地址區(qū)域（由于FLASH與DSP時間不匹配，要設(shè)置好SWWR和BSCR寄存器），然后根據(jù)自舉表中的程序入口地址，在程序空間相應(yīng)的地址開始運行程序。表2為16位并行自舉的代碼結(jié)構(gòu)（自舉表在空間允許的情況下可以放幾個程序代碼段，為了便于說明，這里只說明一個程序代碼段的情況）。

　　（1）所編寫的一個用戶程序名為myblink.C,在編譯鏈接成功后生成的輸出文件名為myblink.out;程序空間的開始地址為0x1400h,程序執(zhí)行的入口地址為0x144Fh。利用hex500工具，生成文件名為myblink.hex 的二進制數(shù)據(jù)，hex500命令后添加如下條件：

　　myblink.out         ;要轉(zhuǎn)換的。out文件

　　-a                  ;生成ASCII碼的形式

　　-e 0x144Fh          ;程序空間中程序運行的開始地址

　　-boot              ;轉(zhuǎn)換成自舉表的形式

　　-bootorg PARALLEL   ;并行格式

　　-byte               ;按字節(jié)分配地址

　　-memwidth 16        ;系統(tǒng)存儲器字寬度為16位

　　-romwidth 16        ;ROM物理寬度為16位

　　-swwsr 0x7FFFh      ;SWWSR設(shè)置軟件等待周期

　　-bscr 0xF800h       ;BSCR設(shè)置段開關(guān)控制寄存器值0xF800

　　-o myblink.hex      ;輸出的二進制數(shù)據(jù)文件名

　　（2）生成的二進制數(shù)據(jù)文件myblink.hex的數(shù)據(jù)為：

　　0x10AA 0x7FFF 0xF800 0x0000 0x144F 0x00D1 0x0000 0x1400 …（用戶程序代碼） …  0x0000;

　　前8個數(shù)據(jù)解釋分別為：

　　0x10AAh:16位并行尋址格式；

　　0x7FFFh:SWWSR初始值為0x7FFFh,因為FLASH的運行速度比DSP慢，等待7個周期；

　　0xF800h:BSCR初始值為0xF800h;

　　0x0000h:自舉表程序入口的XPC=0;

　　0x144Fh:自舉表程序入口的地址=0x144Fh;

　　0x00D1h:自舉表程序的長度=0xD1h;

　　0x0000h:自舉表起始地址XPC=0;

　　0x1400h:自舉表的起始地址=0x1400h。

　?。?）編寫一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，把二進制數(shù)據(jù)文件myblink.hex 轉(zhuǎn)換為數(shù)組頭文件myblink.h。在CCS環(huán)境下，F(xiàn)LASH的“燒寫”主程序包含此頭文件，編譯鏈接后通過仿真器到DSP中，運行DSP,用戶程序就被“燒入”FLASH中了。

　　實際應(yīng)用是：在數(shù)據(jù)空間地址0xFFFFh（也就是FLASH的空間0xFFFFh）中“燒寫”數(shù)據(jù)0x9000h（FLASH 中存放的自舉表起始地址），在FLASH的地址0x9000h開始“燒入”用戶自舉表數(shù)據(jù)即myblink.h中的數(shù)組數(shù)據(jù)。

　　DSP運行情況是：依據(jù)第3節(jié)所述的引導(dǎo)裝載過程，經(jīng)過一系列的設(shè)置，使DSP尋址到數(shù)據(jù)空間地址0xFFFFh,得到自舉表的起始地址0x9000h,PC指針指向0x9000h,執(zhí)行自舉表的數(shù)據(jù)，根據(jù)自舉表寫入信息，把后面的程序裝載入程序空間起始地址0x1400h（XPC=0）（這時通過仿真器查看程序空間0x1400h開始的數(shù)據(jù)，與仿真器的myblink.out文件數(shù)據(jù)是一致的）。然后，DSP的PC指針指向程序入口地址0x144Fh（XPC=0）開始執(zhí)行用戶程序，從而完成了DSP利用FLASH實現(xiàn)16位并行引導(dǎo)裝載的過程。

    本文所敘述的引導(dǎo)裝載過程經(jīng)試驗證明效果很好，并且整個過程操作起來非常方便。