本文首先介紹常見的Flash編程方法,然后詳細介紹本文方法的原理,以及DSP系統上電加載原理,最后給出整個實現過程并分析了Flash編程時需要注意的一些問題。
Flash編程方法
常見的Flash編程方式
Flash在正常使用前必須寫入用戶程序,傳統上有3種編程方法：由供應商出貨前把程序代碼寫入Flash、編程器編程和在系統編程。
第1種方法不能滿足用戶更改代碼的需求,所以在開發階段不宜采用。當使用編程器編程時,要求Flash固定在PCB板前必須把用戶程序寫入片內。因此,現在一般都優先考慮在系統編程方法,首先應確定所選的DSP是否直持在系統編程。現行的在系統編程的方法一般是先把待加載程序(用戶程序)的.out文件(COFF格式)轉成HEX格式,然后去掉HEX格式文件的文件頭,再通過燒寫程序寫到Flash里去。也可以不進行COFF格式到HEX格式的轉換這一步,把COFF文件作為源文件,去除文件頭信息后將其寫入Flash。
編程原理
本文的實現方法比較簡單,首先把用戶程序映射到系統RAM,再把用戶程序作為數據直接從RAM搬入Flash中。
首先在CCS上完成用戶程序,生成可執行的.out文件,將該文件設為文件1進行加載;然后加載燒寫程序的.out文件,將其設為文件2;最后運行文件2,通過它把文件1燒入Flash。
操作步驟非常簡單,這里要說明幾點。首先,2個.out文件各自獨立,文件2加載后,文件1成為數據,CCS在運行時,運行的是最新加載的程序,也即文件2。其次,文件2與文件1映射到RAM中的物理空間各自獨立,也就是文件2不能映射到文件1已映射的地方,如果發生重疊,文件2的內容就會覆蓋原先文件1映射到該地址空間的內容,寫入Flash的內容就會發生錯誤。再次,用戶程序里包括了二次加載程序,以在自舉時把用戶程序從Flash還原到RAM中。
總線周期
命令1 2 3 4 5 6
序列地址 數據地址 數據地址 數據地址 數據地址 數據地址 數據
軟件復位XXXF0
芯片擦除XXXAAXXX55XXX80XXXAAXXX55XXX10
扇區擦除XXXAAXXX55XXX80XXXAAXXX55SA30
字節寫XXXAAXXX55XXXA0PAPD
表1 Am29LV033C內存指令表
二次加載和Bootloader
要保證用戶程序的正確運行,僅把程序寫入Flash是不夠的,必須保證上電后,程序能夠從Flash中正確恢復到RAM。系統上電工作步驟如圖1所示。
圖1 系統上電的工作步驟
DSP首先自檢,得到程序的加載模式。在C6000中主要有2種模式,一種是主機加載模式,也即DSP從0x0000 0000開始執行程序;另一種是ROM加載模式,該模式又有8位、16位、32位幾種,不同的DSP略有不同,這里選用8位ROM模式。工作時,DSP先從地址0x9000 0000開始,把0x9000 0000~0x9000 0400這1K(在C62xx中是64K)的數據搬到0x0000 0000~0x0000 0400,然后再從0x0000 0000開始執行程序。這一次加載由DSP自行完成,但是1K的程序作為用戶程序顯然不夠,因此,這1K的程序要做成加載器,也就是手工寫的Bootloader,利用它把用戶程序從Flash搬入RAM。加載器搬運用戶程序又是一次加載,因此把這個過程統稱為二次加載。
Bootloader要完成兩項功能,第一,把其它程序搬到指定的地址;第二,跳轉到用戶程序入口,這里要先修改ISP,再跳轉到復位中斷,因此在Bootloader的最后總是一條跳轉指令。由于Bootloader在Flash中的位置是0x9000 0000~0x9000 0400,而Bootloader又是放在用戶程序里的,因此,為了方便燒寫程序把Bootloader寫到該位置,這里在用戶程序的.cmd文件中把bootloader定位在程序段的起始位置。編程方法實現
系統配置和參數設置
TMS320DM642是TI公司的一款視頻圖像DSP,工作時鐘最高可達到600MHz。程序存儲器最大可調至272M×8位,其EMIF接口分4個空間,即CE0~CE3。Flash映射到CE1空間,其地址為0x90000000~0x90400000,上電時采用8位ROM加載方式。
Am29LV033C是AMD公司生產的Flash存儲器,其主要特點有：3.3 V單電源供電,可使內部產生高電壓進行編程和擦除操作;只需向其命令寄存器寫入標準的微處理器指令,具體編程、擦除操作由內部嵌入的算法實現,并且可以通過查詢特定的引腳或數據線監控操作是否完成;可以對任一扇區進行讀、寫或擦除操作,而不影響其它部分的數據。
由于4MB的Flash ROM有22根地址線,而DM642只有20根地址線,因此加入FPGA,對Flash進行分頁,這里共分8頁,每頁512KB,每頁內含8塊,每塊64KB。
Am29LV033C有多條內存指令,可以實現芯片ID的讀取、軟件復位、整片擦除、塊擦除等。在這里主要介紹燒寫時用到的指令,其擦寫命令如表1所示。表中的XXX表示任意地址,SA為塊地址,即地址線的第16位到21位,PA為燒寫地址,PD為燒寫數據。
待燒寫程序(用戶程序)為USER.out,大小為2M;燒寫程序為FBCT.out,大小為4K,地址分配如表2所示。
編程過程
第一步,對整個Flash進行一遍擦除。因為Flash在編程時只能把“1”置為“0”,而不能把“0”置為“1”。
第二步,判斷擦除結束。通過DQ6、DQ7均可完成判斷,當DQ6位不再跳變時說明擦除結束。這里通過讀取最后一位數據是否為“0xFF”來完成判斷。
第三步,進行軟件復位。軟件復位使Flash處于就緒狀態,當Flash在進行擦除、編程時軟件復位信號無效。
第四步,取得編程地址。如果地址超過最大地址則編程結束。
開始地址長度寫入Flash的開始地址
USER.out0x800000002M0x9001 0000
bootloader0x0000 00001K0x9000 0000
FBCT.out,0x300000004K--
表2 程序的地址分配
注意事項
對于不同的DSP,不同的Flash,在實現時可能不一樣,這里有幾個問題必須注意：
(1) 文件1和文件2的.cmd文件要分配好各自的地址,地址空間不能重疊。
(2) 不是每個DSP都可以實現在系統編程,如TMS320C6204就不行,而C621x,C64x等就可以。原因在于Flash在編程時速度較慢,一般為ms級,所以需要WE#信號的有效時間較長。但是,一般的WE#有效時間都只有幾十ns,這么短的時間不足以讓DSP把內容寫進Flash。C64x等之所以能實現在系統編程,是因為在編程時DSP自動延長了編程的有效時間。
(3) 如果用戶程序中不含加載器程序,那么用戶程序的目的地址就不能從Flash的前1K地址開始。
(4) 不同型號Flash的編程時序和指令可能會有所不同,編程之前要弄清該Flash的編程時序和指令。如果Flash要求有偏移地址,就需要加上基地址。
(5) 對于程序的未初始化段不必燒入Flash,可以參考.map文件,里面對于各段有詳細說明。
圖2 程序流程
結語
利用上面的方法,本文在TMS320DM642平臺中通過JTAG仿真頭,成功地實現了在系統編程,為程序的調試提供了一種非常方便的手段,也為用戶程序的升級提供了一種簡單易行的方法,同時這個方法也在C6211環境下成功實現,其它DSP同樣可參考本方法。