基于DM642的FLASH分頁二級引導程序設計

張志濤 梁光明

摘 要:TMS320DM642是一款高性能的數字媒體處理器,廣泛應用于視頻圖像處理系統的開發中。通常DM642應用系統的程序比較大,系統自帶的引導機制不足以將應用程序全部引導,而開發二級引導程序可實現將存儲于FLASH中的應用程序全部引導。詳細分析二級引導程序的引導過程,根據引導機制設計了二級引導程序,通過CPLD中的頁地址控制寄存器對FLASH進行分頁管理,并以DM642多媒體編程應用為例進行引導實驗,實現正確的引導加載,表明該方法可行。提出并實現了一種大容量FLASH分頁引導的二級引導程序設計方法,為開發基于DM642的多媒體系統提供新思路、新途徑,具有很大的實際意義。

關鍵詞:DM642;FLASH;二級引導程序;圖像處理

中圖分類號:DM642;TP311

0 引 言

TMS320DM642是TI公司推出的一款高性能的數字多媒體處理器,具有二級存儲器和高速緩沖器,以及超長指令字結構。其運算速度快、體積小、功耗低的優點使得它在多媒體處理領域得到了廣泛的應用。

開發基于FLASH引導DM642的應用系統,在系統上電后,系統的自動引導機制將FLASH中的應用程序自動加載到片內RAM中去運行。但是,由于自動引導機制只能將片外FLASH中的1 KB代碼加載到RAM中。這就要求必須開發能夠將應用程序全部加載的引導程序,即二級引導程序。

1 DM642的引導方式

DM642主要有三種引導方式:

(1) 不加載。CPU直接開始執行地址0處存儲器中的指令。如果該處存儲器是SDRAM,CPU會先掛起,直到SDRAM初始化完成。

(2) ROM加載。位于外部CE1空間的ROM中的1 KB程序首先通過DMA/EDMA被搬入地址0處。盡管加載過程是在芯片從復位信號被釋放以后才開始的,但是當芯片仍處于復位時,就開始準備上述傳輸了。傳輸完成后,CPU退出復位狀態,開始執行地址0處的指令。ROM中的程序存儲格式應當與芯片的端點模式一致。

(3) 主機加載。核心CPU停留在復位狀態,芯片其余部分保持正常。外部主機通過主機接口初始化CPU的存儲空間,包括片內配置寄存器。所有初始化工作完成后,向接口控制寄存器的DSPINT寫“1”,結束引導。CPU退出復位狀態后,從地址0處開始執行指令。

在基于DM642的應用系統中,主要采用ROM加載的引導方式,通過外掛FLASH芯片,將應用程序存儲在FLASH中。系統斷電后應用程序依然存在,使得系統能夠脫機運行。并且,借助于二級引導程序,基于DM642的大規模應用程序的開發也將更加方便、靈活。

2 DM642與FLASH的連接

在本文中,DM642采用TI公司的TMS320DM642AGDK[3],FLASH采用AMD公司的AM29LV033C[4]。[JP]

TMS320DM642的工作時鐘最高可以達到720 MHz,處理性能可達5 760 MIPS,其通過外部存儲器接口(EMIF)訪問片外存儲器。EMIF接口分成四個空間,即CE0~CE3。FLASH映射到CE1空間,上電時采用8位ROM加載方式。AM29LV033C是一款4 M×8 b,3 V單電源供電的非易失存儲器。

CE1[5]子空間配置成8位異步靜態存儲器接口連接FLASH,由于DM642的外部地址總線只有20根,所以CE1的最大尋址范圍為1M×8 b。CE1只將前┮話氌尋址空間分配給FLASH,后一半空間分配給了其他資源,即最大可尋址范圍是512K×8 b。為了尋址FLASH的所有空間,可對FLASH進行分頁管理,將FLASH分成8頁,由位于CPLD中的頁地址寄存器通過PA19,PA20,PA21控制選頁。DM642與FLASH的連接示意圖如圖1所示。

用分頁技術尋址FLASH所有空間,FLASH的每一頁均映射到CE1的相同地址空間(0x90000000～0x9007FFFF)。在二級引導程序進行引導的過程中,每當FLASH當前頁到達頁末時,通過頁地址控制寄存器改變PA19,PA20,PA21的輸出電平來激活下一頁,完成引導過程。

在本文中,以基于DM642的視頻采集、編碼和傳輸程序為例,詳細說明DM642的二級引導程序的設計過程。

3 二級引導程序

3.1 引導過程

二級引導裝載程序被放置在FLASH的起始地址處,一旦DSP上電復位,二級引導程序就會通過DM642的自動加載機制加載到RAM的地址0處,且此時CPU復位,開始執行二級引導程序。二級引導程序的引導過程[6]為:首先對EMIF寄存器進行配置,包括全局控制寄存器、CEx空間控制寄存器、SDRAM控制寄存器、時序控制寄存器以及擴展控制寄存器等。然后,獲取程序入口地址,接著按照數據塊的格式獲取┟扛霆塊的字節數和目標地址,開始拷貝代碼。當獲取的字節數為0時,引導結束,CPU跳轉到C[CD#*2]int00處,建立C語言運行環境,從main()處開始執行。引導過程如圖2所示。

[BT3]3.2 二級引導程序設計

根據二級引導程序的引導過程編寫二級引導程序的實現代碼,二級引導程序用匯編語言[7]編寫。下面是各部分的具體實現。

(1) 配置EMIF寄存器[8]。定義EMIF寄存器基地址EMIF[CD#*2]BASE = 0x01800000,定義各個寄存器的配置值為:

初始化代碼:

(3) 判斷是否到達頁末的代碼。頁地址控制寄存器的地址為0x90080011。在代碼拷貝的過程中,時刻判斷加載指針是否指向下一頁的開始,如果是,則返回到0x9000400,如果不是,則繼續拷貝。實現代碼如下:

4 實驗結果

將二級引導程序的匯編文件加入實際工程中,并且在命令文件中為二級引導程序申請相應的內存空間后,編譯、連接生成可執行文件(.out)。然后,通過hex6x轉換工具[10]將可執行文件轉換為CCS可加載的數據文件。

建立CCS仿真環境與DM642開發板的連接,通過CCS仿真平臺,將數據文件燒寫到FLASH中。

燒寫完成后,斷開開發板與CCS的連接,加電測試程序能夠正常運行。

5 結 語

本文介紹了DM642的FLASH分頁引導的二級引導程序的設計方法,并給出部分實現代碼。實踐證明,該方法是可行的。這為基于DM642的實際應用開發提供了一個途徑。

參 考 文 獻

[1]蒲中奇,張偉,施克仁,等.TI TMS320 C6000系列DSP的Bootload程序設計[J].工業儀表與自動化裝置,2004(6):52[CD*2]54.

[2]李方慧,王飛.TMS320C6000系列DSPs原理與應用[M].北京:電子工業出版社,2003.

[3]Texas Instruments.TMS320DM642 Video/ Imaging Fixed[CD*2]Point Digital Signal Processor[Z].2004.

[4]AMD.AM29LV033C Data Sheet[Z].2003.

[5]卞紅雨.TMS320C6000系列DSP的CPU與外設[M].北京:清華大學出版社,2007.

[6]郭貴虎,涂國防,李成軍.TMS320C6000DSP自動引導的方法和編程實現[J].電子技術應用,2003(9):78[CD*2]80.

[7]Texas Instruments.TMS320C6000 Assembly Language Tools User′s Guide[Z].2004.

[8]汪安民,張松燦,常春藤.DSP實用技術與開發案例[M].北京:人民郵電出版社,2008.

[9]田黎育,何佩琨,朱夢宇.TMS320C6000系列DSP編程工具與指南[M].北京:清華大學出版社,2006.

[10]丁潔,魏豐,李廣宇.DSP外掛FLASH的在系統編程及并行引導裝載方法的研究[J].電子技術應用,2003(8):78[CD*2]80.

作者簡介

張志濤 男,1983年出生,天津人,碩士研究生。主要研究方向為圖像處理、圖像編碼。

梁光明 男,1970年出生,湖南漣源人,副教授。主要研究方向為圖像處理、圖像編碼、模式識別。[LM]

元器件與應用黃 浦等:多通道模/數轉換器AD7890與DSP的接口設計