TMS320VC5402主機接口引導方案的設(shè)計kk

1、鄭州輕工業(yè)學院課程設(shè)計說明書課程設(shè)計說明書 題目題目 TMS320VC5402TMS320VC5402 主機接口引導方案的設(shè)計主機接口引導方案的設(shè)計 姓姓 名：名： 康俞清 院院 （系）：（系）： 計算機與通信工程學院 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 信息工程 13-01 學學 號：號： 541307070114 指導教師：指導教師： 成成 績：績： 時間：時間： 2016 年年 月月 日至日至 年年 月月 課課 程程 設(shè)設(shè) 計計 任任 務(wù)務(wù) 書書題目題目 TMS320VC5402TMS320VC5402 主機接口引導方案的設(shè)計主機接口引導方案的設(shè)計 專業(yè)、班級專業(yè)、班級 信息工程信息工程 13-011

2、3-01 學號學號 541307070114541307070114 姓名姓名 康俞清康俞清 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：1、參考課本及 C54X Applications Guide.pdf 中關(guān)于 BootLoader 的內(nèi)容。2、設(shè)計 TMS320VC5402 的 HOST 引導方案。要求將用戶代碼存放于符合 HOST 接口標準的主機中，處理器啟動后能正常進入用戶程序。3、設(shè)計相關(guān)硬件電路，要求支持 HOST 接口引導，具備外擴程序存儲空間、外擴數(shù)據(jù)存儲空間、外擴 IO 存儲空間。4、要求編寫引導完成后的用戶初始化代碼。5、完成電路設(shè)計，說明引

3、導過程，在 CCS5000 上驗證程序。設(shè)計完成后要求每人上交一份課程設(shè)計說明書，說明書要求包含有課程設(shè)計任務(wù)書，各文件的說明，各文件里關(guān)鍵語句的說明。說明書要求字跡工整、敘述清楚。6、發(fā)揮部分，如時間可行，增加設(shè)計成為一個完整的項目（附加一個簡單例程、一個命令文件和一個向量表文件） 。并驗證結(jié)果。7、時間：一周。完完 成成 期期 限：限： 2 20 01 11 1. .1 1. .1 10 0- - - -2 20 01 11 1. .1 1. .1 15 5 指指導導教教師師簽簽名名： 胡胡智智宏宏 課程負責人簽名：課程負責人簽名： 胡胡智智宏宏 20112011 年年 1 1 月月 10

4、10 日日目目 錄錄摘要.I第一章 DSP 概述 .1第二章 主機接口 bootload 工作原理.3第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計.4第一節(jié) HPI 自舉加載的過程.4第二節(jié) 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 .5第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計.11第一節(jié) 用戶初始化程序.11第二節(jié) 主機通過 HPI 引導程序到目標 DSP .12結(jié)束語 .14致謝 .15參考文獻.16摘要摘要 本文主要介紹了 DSP TMS320VC5402 芯片的主機接口引導裝載的實現(xiàn)方案。在此設(shè)計中用戶程序代碼存放在主機中，DSP 處理器上電后能通過主機接口將程序引導入 DSP 的程序存儲區(qū)，正常進入用戶程序代碼。同時給出了相應的硬件電路，并對各部

5、分電路進行了說明，并且編寫了引導完成后的硬件電路初始化代碼。關(guān)鍵詞：DSP 主機接口引導TMS320VC5402 第一章 DSP 概述隨著信息技術(shù)革命的深入和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展為一門主流技術(shù)。在這個過程中，DSP 的功能日益強大，技術(shù)不斷升級，它的普及和應用已成為不可逆轉(zhuǎn)的潮流。TI 公司生產(chǎn)的 TMS320VC5402 是一種基于哈佛結(jié)構(gòu)的固點 DSP，有高度的操作靈活性，且最高頻率可達 100MHz，它已廣泛地應用于通信、數(shù)字圖像、語音、雷達、控制等領(lǐng)域。BOOT LOADED 是開發(fā) DSP 應用系統(tǒng)的最后一個必要環(huán)節(jié)，也是很重要的環(huán)節(jié)之一。TMS320V

6、C5402 是一款內(nèi)部只有 16K16 位 RAM和 4K16 位掩膜 ROM 的定點 DSP 芯片。而且掩膜 ROM 不對用戶開放，因此用戶程序必須固化在外部存儲器中、上電復位時，片內(nèi) ROM 中的BOOT LOADER 小程序?qū)⒐袒谕獠看鎯ζ髦械挠脩舫绦虬嵋频狡瑑?nèi)RAM 程序區(qū)，并將程序指針移到執(zhí)行程序的第一行處。第二章 主機接口 BOOTLOAD 的工作原理第一節(jié) BOOTLOAD 的工作原理眾所周知，通用單片機的程序是把單片機放入專用的燒寫器中，先將程序燒入 EEPROM 中，然后將單片機裝入功能板上工作。DSP 為了增加軟件下載的靈活性，將這個 EEPROM 等存儲器放置到片外，由

7、一片或幾片 FLASH 來代替。DSP 的內(nèi)部 ROM 固化了一個稱為 BOOT 的程序，在 DSP 上電硬復位后（MP/MC=0） ，DSP 自動執(zhí)行這個 BOOT程序，將外部 FLASH 的程序讀入 DSP 內(nèi)部的高速 RAM 程序區(qū)中。所以，所謂的 Boot Loader 就是 DSP 上電后自動將固化在 FLASH 中的程序讀入到 DSP 的片 RAM 或片外 RAM 映射成的存儲區(qū)間的一個過程。按照 BOOT 時程序由外部 FLASH 等存儲器進入到 DSP 片上 RAM 的通道不同分為多種 BOOT LOADER 的模式，包括并行 I/O 口BOOTLOAD、串行口 BOOTLOA

8、D、HPI BOOTLOAD、外部并行BOOTLOAD、WARM BOOTLOAD，并支持 8 位、16 位及多塊程序BOOTLOAD。這些不同的 BOOTLOAD 方式可以滿足用戶不同的應用場合。在上電復位后，DSP 只有處于微計算機狀態(tài)，即 MP/MC 為零時才能進入加載引導過程。在 TMS320C54X 芯片內(nèi)部 ROM 的0F800h0FC00h 中固化了一段加載引導程序，其作用是先根據(jù)相關(guān)控制信號的不同狀態(tài)來確定采用何種加載引導方式，然后將代碼從外部加載到程序區(qū)，最后再將程序入口地址賦給程序指針。在這段程序的開始，還應對 CPU 狀態(tài)寄存器進行初始化設(shè)置，包括屏蔽中斷、內(nèi)部DARAM

9、 映射到程序/數(shù)據(jù)區(qū)、程序/數(shù)據(jù)區(qū)讀寫加 7 個等待周期等設(shè)置。第二節(jié) 主機接口加載引導方式主機接口是 TI 公司 DSP 的特色之一，即 DSP 作為協(xié)處理器將片內(nèi)DARAM 共享以便讓其他智能器件（比如單片機或另外的 DSP）作為主機訪問，從而提供一種方便快捷的通訊聯(lián)系方式。在主機接口引導方式下，首先將代碼通過主機接口下載到 DSP 片內(nèi)存儲器中，然后，DSP再從數(shù)據(jù)區(qū) 007FH 提供的地址開始執(zhí)行程序。一般在 DSP 芯片復位后，首先判斷是否選擇主機接口引導方式。具體方式是加載引導程序先將數(shù)據(jù)區(qū) 007Fh 清零并發(fā)出主機中斷，然后檢測中斷標志寄存器（LFR）中的外部中斷 2（INT2

10、） ，此時若有 INT2發(fā)生，則認為主機接口引導方式被唯一選中并進入該引導方式。否則，加載引導程序還會檢查其它引導方式，包括主機方式。為了適時地觸發(fā) INT2 外部中斷，可以將主機中斷（HINT）和外部中斷 2（INT2）直接連在一起，或者在 DSP 復位 30 個時鐘周期內(nèi)觸發(fā)一個有效的外部中斷（INT2） 。進入主機接口引導方式后，主機就可以向 DSP 加載代碼，直到加載結(jié)束，同時在 DSP 數(shù)據(jù)區(qū)的 007Fh 寫入 DSP 程序開始執(zhí)行位置 。而加載引導程序則一直監(jiān)測 007Fh 的數(shù)據(jù)是否有改變，如果數(shù)據(jù)發(fā)生非零改變，則結(jié)束加載引導，同時將程序指針設(shè)為該非零值以作為程序起始地址。第三

11、章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計第一節(jié) HPI 自舉加載的過程C5402 包含 4K 字的片內(nèi) ROM，該 ROM 的一部分用于存儲自舉加載器代碼。PMST 寄存器的 MP/MC 位在復位時被采樣，它的值部分地可以決定 C5402 存儲器的映射。如果 MP/MC 設(shè)置為 0，則 C5402 被置于微計算機模式，并且自舉加載器復位時就開始啟動。ROM 中的自舉加載器被定位被定為到程序存儲器地址 0 xF800。C5402 在復位后執(zhí)行它的自舉加載器。執(zhí)行開始時，自舉加載器開始查詢不同的資源，用來確定使用哪種自舉模式。自舉加載器使用各種控制信號（包括中斷信號、BIO、和 XF 引腳）以及片內(nèi)存儲器的數(shù)據(jù)，來配

12、置和控制自舉過程。如果沒有發(fā)現(xiàn)有效的自舉模式，則自舉加載器持續(xù)循環(huán)，檢查每種模式，直到選擇了一種自舉加載模式。有兩種方法為 HPI 自舉有效的加載器提供信號，即中斷和數(shù)據(jù)存儲器位置 0 x007F。自舉加載器檢查 IFR 寄存器的中斷 2 標志位（INT2）是否為 1。如果在 INT2 引腳產(chǎn)生中斷信號，則選擇了 HPI 模式。自舉加載器也會清除 0 x007F 單元，并且把 0 x007F 用作一個軟件標志以顯示HPI 自舉加載是否已經(jīng)完成。如果中斷 2 信號用于激活 HPI 自舉模式，有兩種方式可以用來獲取中斷 2 引腳上的輸入信號，我們采用將主機中斷（HINT）與 INT2 中斷直接相連

13、。第二節(jié) 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計一 系統(tǒng)組成框圖DSP電源模塊擴展的程存、數(shù)存模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊HPI接口時鐘及復位等輔助模塊主機圖 1 系統(tǒng)組成框圖此系統(tǒng)包含 DSP 處理器、時鐘復位及電容去耦等輔助電路、外擴的程序存儲器、外擴的數(shù)據(jù)存儲器、外擴的 IO 空間（即模數(shù)轉(zhuǎn)換電路） 、HPI 接口電路、主機控制模塊。是一個完整的 DSP 開發(fā)系統(tǒng)。二 HPI 與主機連接模塊數(shù)據(jù)地址讀寫數(shù)據(jù)選通地址鎖存使能READY中斷HD0HD7HCNTL0/1HBILHR/WHDS1HDS2HCSHASHRDYHINT主機設(shè)備DSP圖 2 HPI 與主機設(shè)備之間的連接框圖8 位數(shù)據(jù)總線（HD0HD7）與主機之間交換信息。

14、因為 C54xDSP的 16 位字的結(jié)構(gòu)，所以主機與 DSP 之間數(shù)據(jù)傳輸必須包含兩個連續(xù)的字節(jié)。專用的 HBIL 引腳信號確定傳輸?shù)氖堑谝粋€還是第二個字節(jié)。HPI 控制寄存器 HPIC 的 BOB 位決定第一個或第二個字節(jié)放置在 16 位字的高 8 位，而主機不必破壞兩個字節(jié)的訪問順序。如果字節(jié)的傳輸順序被破壞，則數(shù)據(jù)可能會丟失，產(chǎn)生不可預測的結(jié)果。兩個控制輸入表示那個 HPI 寄存器被訪問，并且表示對寄存器進行那種訪問。這兩個輸入與 HBIL 一起由主機地址總線位驅(qū)動。使用HCNTL0/1 輸入，主機可以指定對三個 HPI 寄存器的訪問：HPI 控制寄存器、HPI 地址寄存器或 HPI 數(shù)

15、據(jù)寄存器。HPIA 寄存器也可以使用自動增尋址方式訪問 HPIA 寄存器。自動增特性為連續(xù)的字單元的讀寫提供了方便。在自動增模式下，一次數(shù)據(jù)讀會使 HPIA 在數(shù)據(jù)讀操作后增加 1，而一個數(shù)據(jù)寫操作會使HPIA 操作前預先增加 1。通過寫 HPIC，主機可以中斷 C54x DSP，并且 HINT 輸出可以被C54x DSP 用來中斷主機。主機通過寫 HPIC 來應答中斷并清除 HINT。兩個數(shù)據(jù)選通信號、讀寫選通信號和地址選通信號，可以使 HPI 與各種工業(yè)標準主機設(shè)備進行連接。HPI 準備引腳（HRDY）允許為準備輸入的主機插入等待狀態(tài)，這樣可以調(diào)整主機對 HPI 的訪問速度。當 HRDY

16、直接用于來自 C54x CPU，則它不必滿足主機時序要求，該信號可以使用外部邏輯實現(xiàn)重新同步。123P2H eader 3H IN T/TO U T1IN T2圖 3 主機接口配置在使用時用短路冒將 2、3 短路，使 INT2 與 HINT2 直接相連，用來激活 HPI 自舉模式。三 電源供電模塊VinVoutGNDVR 1ASM 1117-5.0104C 18104C 1910uFC 2010uFC 21VC C -5VNC1NC21GND31IN151IN261EN4NC7NC82GND92EN102IN1112IN212NC13NC14NC15NC162OUT2172OUT1182SEN

17、SE19NC20NC212R ESET221OUT1231OUT2241FB /SENSE251R ESET28NC26NC27*U1TPS73HD31812PIN1Header 212POUT1Header 2105C 24105C 22VC C -5V100KR 8100KR 933uFC 2533uFC 23D1DL4148D2DL4148D3DL5817VC C -1.8VVC C -3.3VDSP_R S圖 4 電源電路該系統(tǒng)采用 TPS73HD318 電源芯片供電，將 5V 電源轉(zhuǎn)換成 3.3V 和1.8V 雙電源，每路電源的最大輸出電流為 750mA，并且提供兩個寬度為200ms

18、 的低電平復位脈沖。四 存儲空間擴展A151A142A133A124A115C E6I/O07I/O18I/O29I/O310VDD11GND12I/O413I/O514I/O615I/O716W E17A1018A919A820A721NC22NC23A624A525A426A327NC28I/O829I/O930I/O1031I/O1132VDD33GND34I/O1235I/O1336I/O1437I/O1538LB39UB40OE41A242A143A044U4*IS61LV6416儲儲儲儲儲RAMDSP_DT0DSP_DT1DSP_DT2DSP_DT3DSP_DT4DSP_DT5DS

19、P_DT6DSP_DT7DSP_DT8DSP_DT9DSP_DT10DSP_DT11DSP_DT12DSP_DT13DSP_DT14DSP_DT15DSP_A0DSP_A1DSP_A2DSP_A3DSP_A4DSP_A5DSP_A6DSP_A7DSP_A8DSP_A9DSP_A10DSP_A11DSP_A12DSP_A13DSP_A14DSP_A15104C 26DSP_DT0.15DSP_A0.15DSP_PS104C 27VC C -3.3VM EM _R WM EM _OE圖 5 擴展的程序存儲空間DSP_RW12U6AM M 74HC04N9108U3CM M 74HC32N456U3

20、BM M 74HC32NDSP_M STRBM EM _RWM EM _OE圖 6 擴展存儲空間的邏輯電路A151A142A133A124A115C E6I/O07I/O18I/O29I/O310VDD11GND12I/O413I/O514I/O615I/O716W E17A1018A919A820A721NC22NC23A624A525A426A327NC28I/O829I/O930I/O1031I/O1132VDD33GND34I/O1235I/O1336I/O1437I/O1538LB39UB40OE41A242A143A044U5*IS61LV6416DSP_DT0DSP_DT1DSP

21、_DT2DSP_DT3DSP_DT4DSP_DT5DSP_DT6DSP_DT7DSP_DT8DSP_DT9DSP_DT10DSP_DT11DSP_DT12DSP_DT13DSP_DT14DSP_DT15DSP_A0DSP_A1DSP_A2DSP_A3DSP_A4DSP_A5DSP_A6DSP_A7DSP_A8DSP_A9DSP_A10DSP_A11DSP_A12DSP_A13DSP_A14DSP_A15104C 28DSP_DT0.15DSP_A0.15DSP_DS104C 29VC C -3.3VM EM _R WM EM _OE圖 7 擴展的數(shù)據(jù)存儲空間由于 C5402 的片上資源有限，需

22、要外擴數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器。IS61LV6416 為 64K 的 RAM。與 DSP 的連接電路如上圖。第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計第一節(jié) 用戶初始化代碼.c-mode.mmregsCONST-COPY .set 1.sect “.boot”.global c-int00.global main,-exit,-STACK-SIZE-stack: .usect“.stack”,0 ;定義堆棧-c-int00*堆棧初始化*STM #-stack,SP ;棧底-SPADDM #(-STACK-SIZE-1),*(SP) ;SP+棧長度=棧頂-SPANDM #0fffeh, *(SP) ;讓 SP 為偶地址

23、SSBX SXM ;STM 置位LD#cinit,A*寄存器初始化*SSBX CPL ;打開編譯模式位RSBX OVM ;清除溢出位LD #0,ARPRSBX C16RSBX CMPTRSBX FRCTSSBX XF*變量區(qū)初始化*stm #0 x3a00,arlst #0,*arl+st #0,*arl+st #0,*arl*常量區(qū)初始化*-const-initSTM #03a24h,AR2 ;常量區(qū).const 運行地址-AR2RPT #05fhMVPD #0f000h,*AR2+ ;將.const 由 flash 拷貝到 RAM 區(qū)*程序初始化*STM #0cc0h,AR2 ;程序段.t

24、ext 運行地址-AR2RPT #300hMVPD #0f000h,*AR2+ ;將.text 由 flash 拷貝到 RAM 區(qū)*中斷向量表初始化*STM #080h,AR2 ;中斷向量表.vector 運行地址-AR2RPT #07fh MVPD #0ff80h,*AR2+ ;將.vector 由 flash 拷貝到 RAM 區(qū)CALL -main ;轉(zhuǎn)入主程序入口CALL -exit ;轉(zhuǎn)入結(jié)束程序入口RET.end第二節(jié) 主機通過 HPI 引導程序到目標 DSP一個程序由初始化區(qū)和非初始化區(qū)兩部分組成，主機處理器必須根據(jù).cmd 命令文件把這兩個區(qū)裝載到 DSP 正確的地址。下面這段代

25、碼就是將代碼段和數(shù)據(jù)段兩部分分別下載到指定地址（即程序 RAM 和數(shù)據(jù) RAM） 。它主要是從*source 中讀出 32 位長的數(shù)據(jù)，然后通過 HPI 將此數(shù)據(jù)寫到 DSP 的 dest_add 地址（即程序 RAM 和數(shù)據(jù) RAM）中。*source 中的數(shù)據(jù)就是 DSP 的啟動代碼段和數(shù)據(jù)段中的數(shù)據(jù)。void C6x_write_section(int *ptr_hpi, short *source, int dest_add, int length)int i;/* Write HPIC with HWOB=1,1st halfword transferred is least sig

26、nificant */* HCNTRL1 HCNTRL0 HHWIL */ptr_hpi0 = 0 x0001; /* 1st halfword 0 0 0 */ptr_hpi1 = 0 x0001; /* 2nd halfword 0 0 1 */* Write destination address to HPIA, 1st halfword is least significant */* HCNTRL1 HCNTRL0 HHWIL */ptr_hpi2 = (int)(dest_add & 0 x0ffff); /* 0 1 0 */ptr_hpi3 = (int)(dest_add16)&0 x0ffff);/* 0 1 1 */for(i=0 ; i length ; i+)/* Write source_word to HPID with address post-increment */* 1st half-word transferred is least significant */* HCNTRL1 HCNTRL0 HHWIL */