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C6202 ROM引導(dǎo)裝載方式的研究
摘要：通過(guò)使用DMA方式訪問(wèn)程序存儲(chǔ)區(qū)并實(shí)現(xiàn)程序的搬移，克服C6000指令系統(tǒng)的缺陷；并對(duì)C6000的Ｃ語(yǔ)言運(yùn)行環(huán)境和仿真器變量初始化過(guò)程進(jìn)行研究，采用自編程自初始化的方法，確保程序加載后能正常運(yùn)行。關(guān)鍵詞：引導(dǎo)裝載 DMA DSP
ＤＳＰ系統(tǒng)的引導(dǎo)裝載（Ｂｏｏｔｌｏａｄ）是指系統(tǒng)加電時(shí)，ＤＳＰ將一段存儲(chǔ)在外部的非易失性存儲(chǔ)器的代碼搬移到內(nèi)部的高速存儲(chǔ)器單元中執(zhí)行。這樣既利用了外部的存儲(chǔ)單元擴(kuò)展ＤＳＰ本身有限的ＲＯＭ資源，又充分發(fā)揮了ＤＳＰ內(nèi)部資源的效能。盡管用戶(hù)代碼可直接掩膜到內(nèi)部ＲＯＭ中，但一方面受容量和價(jià)格的限制，另一方面則不具有擴(kuò)展性和不易升級(jí)。ＦＬＡＳＨ是一種高密度、非易失性的電可擦寫(xiě)存儲(chǔ)器，十分適合低功耗、小尺寸和高性能的便攜式系統(tǒng)。除了可以采用專(zhuān)用的硬件編程器把代碼灌入ＦＬＡＳＨ中，也可以利用現(xiàn)成的ＤＳＰ通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)同樣的功能，因此對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的軟件升級(jí)很方便。
圖1 C62X方框圖
ＴＭＳ３２０Ｃ６０００系列是ＴＭＳ３２０系列產(chǎn)品中的新一代高性能ＤＳＰｓ芯片。由于其結(jié)構(gòu)上（如圖１）的特殊性，與Ｃ５４系列的引導(dǎo)方式有很大差別。本文以Ｃ６２０２為例，介紹如何實(shí)現(xiàn)ＤＳＰ正常的ＲＯＭ引導(dǎo)。
１ Ｃ６２０２的ＲＯＭ引導(dǎo)模式
Ｃ６２０２有兩種存儲(chǔ)器映射方式ＭＡＰ０和ＭＡＰ１。通過(guò)擴(kuò)展總線的ＸＤ[４:０]利用上拉／下拉電阻進(jìn)行復(fù)位時(shí)的芯片啟動(dòng)模式設(shè)置。本文將存儲(chǔ)器映射方式設(shè)置為ＭＡＰ１，即地址０處的存儲(chǔ)器在內(nèi)部，芯片自加載方式為８ｂｉｔ ＲＯＭ方式，如圖２的硬件連接。
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設(shè)置完芯片加載方式后，ＲＯＭ加載的具體過(guò)程是：位于外部ＣＥ１空間的ＲＯＭ（即圖２中的ＦＬＡＳＨ）中的程序首先通過(guò)ＤＭＡ搬入地址０處，盡管加載過(guò)程是在芯片復(fù)位信號(hào)被釋放后才開(kāi)始的，但是當(dāng)芯片開(kāi)始復(fù)位時(shí)，就開(kāi)始準(zhǔn)備上述傳輸了。用ＤＭＡ進(jìn)行的這一加載過(guò)程是一個(gè)單幀的數(shù)據(jù)塊傳輸，數(shù)據(jù)塊的大小為６４ＫＢ。ＥＭＩＦ會(huì)根據(jù)芯片自加載方式的設(shè)置將相鄰的８ｂｉｔ或１６ｂｉｔ數(shù)據(jù)合為３２ｂｉｔ指令。傳輸完成后，ＣＰＵ退出復(fù)位狀態(tài)，開(kāi)始執(zhí)行地址０處的指令。
２ 硬件設(shè)計(jì)
本文僅給出ＤＳＰ（ＴＭＳ３２０Ｃ６２０２）與一片ＦＬＡＳＨ（ＡＭＤ２９ＶＦ０４０）的連接圖，如圖２。由ＤＳＰ的相關(guān)輸出管腳控制ＦＬＡＳＨ的擦除和讀寫(xiě)。Ｃ６２０２的ＥＭＩＦ含有四個(gè)ＣＥ空間寄存器，由于ＲＯＭ加載程序是從ＣＥ１空間搬入的，因此ＤＳＰ的／ＣＥ１與ＦＬＡＳＨ的片選／ＣＥ相連。圖２中只用到ＤＳＰ的低８位數(shù)據(jù)線，如果自加載方式設(shè)置為１６位或３２位，可以通過(guò)ＤＳＰ最低兩位ＥＡ１和ＥＡ０的譯碼ＢＥ[３:０]片選，或者選用１６ｂｉｔ或３２ｂｉｔ的ＦＬＡＳＨ。
３ 軟件設(shè)計(jì)
由于Ｃ６０００的特殊結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)８條并行指令同時(shí)執(zhí)行，除非對(duì)硬件結(jié)構(gòu)非常了解的專(zhuān)業(yè)人員，才能充分利用硬件資源，將匯編語(yǔ)言的高效率發(fā)揮出來(lái)。若對(duì)實(shí)時(shí)性要求不是很高，采用Ｃ語(yǔ)言編程完全可以滿足需要，且Ｃ６０００的優(yōu)化器優(yōu)化效率很高。這樣可以降低編程工作量，縮短開(kāi)發(fā)周期，可移植性好。本文以通用的Ｃ語(yǔ)言編程為例，介紹ＤＳＰ對(duì)ＦＬＡＳＨ編程以實(shí)現(xiàn)正常的ＲＯＭ引導(dǎo)。
３．１ 系統(tǒng)初始化
在運(yùn)行Ｃ語(yǔ)言前，必須建立Ｃ運(yùn)行時(shí)間環(huán)境（Ｃ ｒｕｎｔｉｍｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ），確保Ｃ程序的正常運(yùn)行。運(yùn)行時(shí)間支持源程序庫(kù)（ｒｕｎｔｉｍｅ－ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｏｕｒｃｅ ｌｉｂｒａｒｙ）ｒｔｓ．ｓｒｃ包含一個(gè)ｂｏｏｔ．ａｓｍ模塊可以實(shí)現(xiàn)此功能。在連接器命令中使用－ｃ或－ｃｒ選項(xiàng)，且將ｒｔｓ６２００．ｌｉｂ作為其中一個(gè)連接文件，連接器自動(dòng)調(diào)用ｂｏｏｔ．ａｓｍ模塊產(chǎn)生ｃ＿ｉｎｔ００函數(shù)。在硬件復(fù)位中斷產(chǎn)生以及系統(tǒng)工作時(shí)，先執(zhí)行此函數(shù)。
函數(shù)ｃ＿ｉｎｔ００完成下面三個(gè)初始化任務(wù)：
（１）建立堆棧并初始化堆棧指針；
（２）初始化全局變量；
（３）運(yùn)行主函數(shù)。
３．２ 初始化變量
在程序運(yùn)行前，全局變量必須初始化。編譯器建立了．ｃｉｎｉｔ段用來(lái)初始化全局變量和靜態(tài)變量。
３．２．１ ．ｃｉｎｉｔ段
在．ｃｉｎｉｔ段內(nèi)有不同長(zhǎng)度的初始化記錄，每一個(gè)必須初始化的變量在．ｃｉｎｉｔ段內(nèi)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的記錄。如圖３。
每個(gè)記錄包含三部分：需要被初始化的變量的長(zhǎng)度、變量的地址和變量初始值。
３．２．２ 運(yùn)行時(shí)初始化變量
若在連接器中使用－ｃ選項(xiàng)，則在程序開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，函數(shù)ｃ＿ｉｎｔ００初始化變量。具體過(guò)程如下：仿真器加載程序時(shí)，根據(jù)．ｃｍｄ文件的定位，將．ｃｉｎｉｔ段拷貝到Ｃ６２０２的程序存儲(chǔ)區(qū)或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，并且用指針指向加載后的初始化表的首地址。當(dāng)程序開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，函數(shù)ｃ＿ｉｎｔ００中的引導(dǎo)程序自動(dòng)識(shí)別初始化表中的數(shù)據(jù)格式，初始化．ｂｓｓ段中對(duì)應(yīng)的變量，完成初始化過(guò)程。如圖４。
３．２．３ 加載時(shí)初始化變量
若在連接器中使用－ｃｒ選項(xiàng)，連接器在．ｃｉｎｉｔ段首設(shè)置ＳＴＹＰ＿ＣＯＰＹ位。當(dāng)仿真器加載程序時(shí)，加載器會(huì)判斷這一位，識(shí)別目標(biāo)文件中．ｃｉｎｉｔ內(nèi)的初始化記錄格式并初始化．ｂｓｓ中的變量，而不是先將．ｃｉｎｉｔ段拷貝到ＤＳＰ的內(nèi)存區(qū)域。如圖５。
３．３ 燒寫(xiě)ＦＬＡＳＨ
要想實(shí)現(xiàn)ＤＳＰ ＲＯＭ的正常加載，必須將程序存儲(chǔ)區(qū)中的指令數(shù)據(jù)正確地寫(xiě)到ＦＬＡＳＨ里。圖１中可以看出，訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器只有兩個(gè)途徑：ＣＰＵ訪問(wèn)和ＤＭＡ訪問(wèn)。ＣＰＵ訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器是通過(guò)程序取指單元實(shí)現(xiàn)的，然后完成指令分配和指令譯碼。Ｃ６０００沒(méi)有提供任何對(duì)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器操作的指令，因此不可能直接使用指令取出程序區(qū)的內(nèi)容或者將數(shù)據(jù)寫(xiě)入程序區(qū)中。但是ＤＭＡ可以訪問(wèn)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、片內(nèi)程序存儲(chǔ)區(qū)、片內(nèi)集成外設(shè)、外接存儲(chǔ)器等，可以在沒(méi)有ＣＰＵ參與的情況下完成映射存儲(chǔ)空間中數(shù)據(jù)的搬移。因此，可以編寫(xiě)一個(gè)燒寫(xiě)ＦＬＡＳＨ的程序。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)開(kāi)辟一個(gè)緩存區(qū)，使用ＤＭＡ方式將程序區(qū)的內(nèi)容讀到這個(gè)緩存區(qū)，然后再使用指令將緩存區(qū)的內(nèi)容燒寫(xiě)到ＦＬＡＳＨ內(nèi)（具體的命令字和程序與Ｃ５４類(lèi)似）。如圖６。
為了保證ＤＳＰ ＲＯＭ加載后Ｃ運(yùn)行環(huán)境正常，全局變量或者靜態(tài)變量必須初始化。這比使用仿真器加載程序要復(fù)雜。解決這個(gè)問(wèn)題，最簡(jiǎn)單的方法就是：將燒寫(xiě)ＦＡＬＳＨ的程序（不能含有全局變量和靜態(tài)變量）和主程序編在一起，在連接器中選擇－ｃｒ選項(xiàng)，用仿真器加載編譯連接后的程序會(huì)自動(dòng)初始化主程序中的變量。將ＤＳＰ的ＰＣ指針直接跳轉(zhuǎn)到燒寫(xiě)ＦＡＬＳＨ程序處，按照前面的方法使用ＤＭＡ方式把主程序燒寫(xiě)到ＦＬＡＳＨ內(nèi)部，再把已經(jīng)初始化的變量燒寫(xiě)到ＦＬＡＳＨ的其他位置，不能覆蓋已經(jīng)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。另外，在主程序內(nèi)要自己編寫(xiě)一個(gè)自加載函數(shù)，完成加載器的功能，即把固化在ＦＬＡＳＨ內(nèi)部的變量值讀入．ｃｍｄ文件所定位的．ｂｓｓ中，實(shí)現(xiàn)脫機(jī)運(yùn)行時(shí)變量的初始化。
筆者在實(shí)驗(yàn)中遇到了Ｃ６２０２ ＲＯＭ加載的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)ＤＳＰ內(nèi)部功能單元的研究，發(fā)現(xiàn)采用ＤＭＡ方式訪問(wèn)程序存儲(chǔ)區(qū)，實(shí)現(xiàn)了程序塊的搬移，克服了Ｃ６０００指令系統(tǒng)的缺陷；對(duì)Ｃ６０００的Ｃ語(yǔ)言運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)仿真器進(jìn)行變量初始化的過(guò)程，采用自編程自初始化的方法，確保程序加載后能正常運(yùn)行。
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