TMS320C6000 DSP系統(tǒng)的引導的設(shè)計和實現(xiàn)

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在某型光電跟蹤產(chǎn)品中，由于需要對抗各種人工干擾和背景干擾，使得導引系統(tǒng)需要處理的信息量成倍增加，對導引系統(tǒng)的實時處理性能提出了更高的要求。針對這種情況，導引系統(tǒng)采用了雙DSP系統(tǒng)的信息處理方案，DSP選用AD公司的ADSP218x和TI公司的TMS320C62x.ADSP218x進行目標信號的采樣和外圍控制信號的輸入、輸出，TMS320C62x專門進行目標的鑒相、各種抗干擾算法的計算，這樣TMS320C62x不受外設(shè)服務(wù)中斷影響，可以更好地發(fā)揮計算效率，提高了導引系統(tǒng)的實時處理性能。下面針對TI的TMS320C6000系列DSP,介紹一種可行的系統(tǒng)引導解決方案，并以基于TMS320C6202（以下簡稱C6202）的圖像處理系統(tǒng)的引導為例進行詳細說明。

1系統(tǒng)引導設(shè)計

1.1各類自舉模式的比較選擇

TI公司的TMS320C6000系列DSP有三類自舉模式：主機（HPI）引導模式、不加載模式和ROM加載模式。

在主機引導模式下，外部主機在DSP處于復位狀態(tài)、硬件其他部分保持正常狀態(tài)期間通過主機口將程序?qū)懭隓SP的內(nèi)部存儲空間；然后將主機口控制寄存器中的DSPINT位設(shè)置為1,使DSP退出復位狀態(tài)，開始執(zhí)行0地址處指令。該模式下DSP無法自己完成初始化，需有一主機控制。所以主機引導模式不適用于一般的基于DSP的系統(tǒng)。

在不加載模式下，C6000直接從0地址處執(zhí)行程序指令，這時0地址處的存儲器可以為SDRAM、SBSRAM、32位異步器件、DSP內(nèi)部RAM空間的一個。顯然，只有0地址為32位Flash（或ROM）時才能實現(xiàn)系統(tǒng)上電后的正常運行。然而，當前的Flash多為8位或者16位，所以至少需2片16位的Flash才能在該模式下實現(xiàn)系統(tǒng)的自引導，而用多片F(xiàn)lash就會增加系統(tǒng)的負擔和成本。所以這個模式在C6000中也不是的。

C6000整個外部程序空間分為CE0~CE3四個空間。在ROM加載模式下，DSP上電后首先通過DMA/EDMA將CE1空間的64KB（C6201/C6202/C6701）或1KB（C6211/C6711）數(shù)據(jù)復制到0地址處，然后開始執(zhí)行地址0處的指令。該模式下CE1空間可以是8位、16位或32位ROM/Flash,EMIF會自動將相鄰8/16位數(shù)據(jù)合成為32位的指令。所以采用這種加載方式的接口設(shè)計簡單，DSP的EMIF可以與Flash實現(xiàn)無縫連接，而且只需一片F(xiàn)lash即可。

縱觀上述三種自舉模式可知，ROM加載模式是方便有效的。然而當系統(tǒng)DSP運算較為復雜、運算量較大，程序空間大于64KB（C6201/C6202/C6701）或1KB（C6211/C6711）時，在上電后系統(tǒng)就無法把所有的程序放入DSP內(nèi)存儲，從而無法正確實現(xiàn)系統(tǒng)的自引導。另一方面，由于C6x0x系列的DSP采用哈佛結(jié)構(gòu)，程序空間和數(shù)據(jù)空間完全分開，不能通用，而DSP0地址開始的64KB為程序空間，所以在64KB程序復制到0地址后數(shù)據(jù)常量空間也需要被導入數(shù)據(jù)空間，否則系統(tǒng)同樣無法實現(xiàn)自引導。

數(shù)字信號處理（DigitalSignalProcessing,簡稱DSP）是一門涉及許多學科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學科。20世紀60年代以來，隨著計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運而生并得到迅速的發(fā)展。數(shù)字信號處理是一種通過使用數(shù)學技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或提取信息，來處理現(xiàn)實信號的方法，這些信號由數(shù)字序列表示。在過去的二十多年時間里，數(shù)字信號處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。德州儀器、Freescale等半導體廠商在這一領(lǐng)域擁有很強的實力。

1.2ROM加載模式下的系統(tǒng)引導設(shè)計

ROM是只讀內(nèi)存（Read-OnlyMemory）的簡稱，是一種只能讀出事先所存數(shù)據(jù)的固態(tài)半導體存儲器。其特性是一旦儲存資料就無法再將之改變或刪除。通常用在不需經(jīng)常變更資料的電子或電腦系統(tǒng)中，資料并且不會因為電源關(guān)閉而消失。ROM所存數(shù)據(jù)，一般是裝入整機前事先寫好的，整機工作過程中只能讀出，而不像隨機存儲器那樣能快速地、方便地加以改寫。ROM所存數(shù)據(jù)穩(wěn)定,斷電后所存數(shù)據(jù)也不會改變；其結(jié)構(gòu)較簡單，讀出較方便，因而常用于存儲各種固定程序和數(shù)據(jù)。

經(jīng)過分析，在原來ROM加載模式基礎(chǔ)上設(shè)計了如下的一種系統(tǒng)引導方式，從而解決了程序較大、數(shù)據(jù)空間不能初始化等問題。

首先，自行編制一引導程序（稱為loadprogram）。該程序可將存放于CE1空間內(nèi)的系統(tǒng)目標程序和常量數(shù)據(jù)分別調(diào)入DSP程序和數(shù)據(jù)空間。loadprogram程序的起始地址為0,數(shù)據(jù)常量地址為CE1空間的某固定地址。之后，將loadprogram程序代碼固化在CE1空間的首地址，其數(shù)據(jù)常量固化在loadprogram定義的CE1空間。

如圖1所示，在ROM加載時，DSP自動將CE1空間的loadprogram導入DSP0地址處，而數(shù)據(jù)常量也已經(jīng)存在于loadprogram定義的數(shù)據(jù)空間中。這樣在ROM加載結(jié)束后DSP自動運行0地址程序，即loadprogram程序，從而進行系統(tǒng)的第二次加載，即將系統(tǒng)目標程序和數(shù)據(jù)加載到DSP內(nèi)，然后運行系統(tǒng)目標程序。這樣就終實現(xiàn)了系統(tǒng)的正確引導。

1.3設(shè)計實現(xiàn)中的問題

在實現(xiàn)這個系統(tǒng)自舉設(shè)計中有二個需要注意的問題。

（1）loadprogram和系統(tǒng)目標程序都是在DSP內(nèi)部空間運行的，所以要合理分配二個程序在DSP內(nèi)的程序空間和數(shù)據(jù)空間。系統(tǒng)目標程序在DSP內(nèi)的存儲空間不能和loadprogram的存儲空間重合，否則在loadprogram的運行過程中，loadprogram內(nèi)容會被改寫，從而使整個系統(tǒng)引導的過程出錯。

（2）loadprogram和系統(tǒng)目標程序以及它們的一些數(shù)據(jù)常量都要固化在Flash/ROM內(nèi)，所以必須得到它們的程序和數(shù)據(jù)代碼，并且合理安排它們在Flash/ROM的排放，終方便有效地實現(xiàn)系統(tǒng)的引導。

2實例

本實例用TMS320C6202來實現(xiàn)視頻圖像的編碼。系統(tǒng)的自引導主要由C6202和256KB的16位Flash（SST39VF400A）實現(xiàn)。

2.1系統(tǒng)目標程序

系統(tǒng)的編碼程序由匯編和C語言編寫實現(xiàn)，經(jīng)過編譯得到目標執(zhí)行文件program.out,它由表1所示各段組成。其中。vector和。text段為程序代碼段；.cinit為C編譯后產(chǎn)生的變量初值表，在程序開始的時候系統(tǒng)會將。cinit中的初值寫入C中定義的各需要賦初值的變量空間中；.const和。data分別為C和匯編中的常量段；其他各段為系統(tǒng)的變量、堆棧等無需初值的數(shù)據(jù)段。所以loadprogram就是要將。vector、。text、。cinit、。const、。data寫入相應(yīng)的DSP內(nèi)部空間中。

目標程序要做的就是把執(zhí)行文件program.out轉(zhuǎn)化為代碼，燒寫入Flash,以防被loadprogram讀取寫入DSP內(nèi)。這里，首先用hex6x.exe將program.out轉(zhuǎn)化為16進制文件，然后利用自編的程序?qū)ζ溥M行整理，得到3個隊列：

shortpg[]={0xA02A,0x01DD,……};/*程序代碼隊列，包括程序和數(shù)據(jù)代碼*/

unsignedintaddarray[]={0x0,0x0d00,0x80003968,0x80004310,0x8001a358};

/*代碼地址隊列*/

intsectlen[]={512,56288,176,5666,64};/*代碼長度隊列，各起始地址開始的代碼長度*/

也就是說，pg[]由地址分別為addarray[0]、addarray[1]、addarray[2]、addarray[3]、addarray[4],長度分別為sectlen[0]、sectlen[1]、sectlen[2]、sectlen[3]、sectlen[4]的五段代碼組成。

將pg[]燒入Flash內(nèi)的空間。

2.2loadprogram程序

如上所述，loadprogram就是要將上述五個代碼段寫入相應(yīng)的addarray[0]、addarray[1]、addarray[2]、addarray[3]、addarray[4]地址中。由于C6202的程序空間只能通過DMA方式訪問，所以采用DMA方式進行系統(tǒng)程序的引導。關(guān)鍵代碼如下：

整個loadprogram編譯后的組成如表2所示。

同目標程序一樣，也可以得到pg[]、addarray[]、sectlen[]三個隊列。

2.3Flash與DSP的空間分配

flash的英文解釋為：n.閃光，閃現(xiàn)，一瞬間，閃現(xiàn)，反射，使迅速傳便，vt.使閃光，反射adj.閃光的，火速的。Flash也是由macromedia公司推出的交互式矢量圖和Web動畫的標準，由Adobe公司收購。網(wǎng)頁設(shè)計者使用Flash創(chuàng)作出既漂亮又可改變尺寸的導航界面以及其他奇特的效果。Flash也是存儲芯片的一種，通過特定的程序可以修改里面的數(shù)據(jù)。另有星際爭霸選手李永浩以Flash為名。

如圖2所示，圖中標號1表示loadprogram程序內(nèi)容，標號2表示目標程序內(nèi)容。由于Flash即CE1空間的64KB代碼將會直接加載到DSP內(nèi)運行，所以loadprogram在Flash和DSP內(nèi)的地址是一一對應(yīng)的，而loadprogram的

.cinit空間始終是CE1多余的某部分空間。這樣就避免了ROM加載后。cinit空間沒有被初始化而導致系統(tǒng)出錯的問題。

系統(tǒng)目標程序的代碼是由loadprogram讀入的。只要在loadprogram中明確目標代碼的位置和長度，就可以正確地把Flash內(nèi)的代碼導入。所以把目標程序代碼的4個段連續(xù)放在Flash內(nèi)的固定地址。

從DSP內(nèi)存空間分配圖中可以發(fā)現(xiàn)，loadprogram和目標程序的中斷矢量表。vector是重疊的，但這并不影響自舉功能的實現(xiàn)。DSP上電后loadprogram（包括其vector1程序）被拷貝到DSP內(nèi)，然后DSP運行0地址程序，也就是vector1首句程序--跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到loadprogram起始地址開始運行。loadprogram運行時會將program的vector2程序覆蓋到原0地址開始的vector1.由于load