DSP器件的現(xiàn)場可編程技術(shù)

DSP問世以來,以其強(qiáng)大的功能、合理的價格已經(jīng)被設(shè)計者廣泛應(yīng)用。但不同于FPGA器件的是,DSP并不是為現(xiàn)場可編程而開發(fā)的,因此,在嵌入了DSP器件的產(chǎn)品中,如果需要對產(chǎn)品性能進(jìn)行升級而需要升級程序時,往往會由于現(xiàn)場可編程能力缺乏,而給用戶造成麻煩。本文以TI公司的54系列DSP為例,通過對DSP開發(fā)過程的分析和代碼生成機(jī)理的深入研究,找到了一種對DSP器件進(jìn)行現(xiàn)場編程的方法。

1 54x DSP的開發(fā)

??? CCS集成開發(fā)環(huán)境是TI公司針對其全系列DSP開發(fā)的仿真編譯器,可開發(fā)目前TI公司幾乎所有類型的DSP芯片。在CCS集成開發(fā)環(huán)境下,54x DSP的開發(fā)一般分為以下幾個步驟：程序編寫、程序編譯、COFF文件生成、仿真運(yùn)行、HEX文件生成、程序存儲器燒寫和上機(jī)運(yùn)行等,具體流程如圖1所示。

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??? 在源程序正確的情況下,可編譯生成COFF(common()bject File Format)文件,其后綴為.out,可用于進(jìn)行硬件仿真運(yùn)行,但不能直接作為程序燒寫。如果要將程序?qū)懭隓SP的外部程序存儲器,首先要根據(jù).out文件生成HEX文件。

??? HEX文件的生成需要調(diào)用專用的生成程序HEX500,在WIN32環(huán)境下執(zhí)行HEX500*．cmd命令,生成需要的*．hex文件。按照命令文件*．cmd中的選項,可設(shè)置存儲器的類型、位數(shù)、起始地址,程序的人口地址、引導(dǎo)方式和hex文件的格式等。下面是一段用串口對8位串行EOPROM進(jìn)行引導(dǎo)的命令文件的例子。

123．out ／*輸入文件名*／
-i ／*INTEL格式*／
-map 123．mxp
-o 123．hex ／*輸出文件名*／
-memwidth 8 ／*8位存儲器*／
-romwidth 8 ／*輸出文件為字節(jié)*／
-bcrotorg 0x0000 ／*外部存儲器開始地址*／
-bootorg serial ／*串口裝載*／
-e_main ／*主程序人口*／
SECTI()NS
{.text;boot
} ／*整個程序作為一段引導(dǎo)*／

2 HEX文件

??? CCS的編譯器和鏈接器生成COFF目標(biāo)文件。COFF目標(biāo)文件是二進(jìn)制格式,有利于模塊化編程和更高效的程序片斷和目標(biāo)系統(tǒng)存儲器管理。但是大多數(shù)的編程器不接受COFF文件。可以用HEX轉(zhuǎn)化程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為以下5種標(biāo)準(zhǔn)的ASCII十六進(jìn)制格式：
??? ◇ASCII-HEX,支持16位地址}
??? ◇擴(kuò)展的TeKtronix;
??? ◇Intel MCS-86;
??? ◇Motorola-s,支持16位、24位、32位地址;
??? ◇TI Tagged,支持16位地址。

??? 仍然用前面的例子,命令文件生成的HEX文件片斷如圖2所示(用UltraEdit-32打開)。

??? 在命令文件中,也可以根據(jù)具體應(yīng)用情況的不同規(guī)定不同的參數(shù),例如,當(dāng)使用并行存儲器作為程序存儲器時,則引導(dǎo)裝載命令就要改為parallel。具體參數(shù)設(shè)置見參考文獻(xiàn)[1]。

3 硬件編程接口

??? 為仿真調(diào)試的方便,54x DSP器件都具有仿真編程用的JTAG接口,其引腳定義如圖3所示。

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??? 通過JTAG口,可以與DSP建立通信聯(lián)系,并通過特定的程序,控制DSP的內(nèi)部單元,讓DSP執(zhí)行預(yù)定的操作.這是DSP實現(xiàn)現(xiàn)場可編程的硬件基礎(chǔ),如圖4所示。

4 現(xiàn)場可編程的實現(xiàn)方法

??? 由于DSP的程序一般存儲在外部存儲器之中,因此,現(xiàn)場可編程的實現(xiàn)就

是要將新程序通過DSP寫入存儲器。在以前,由于存儲器的燒寫電壓普遍高于其工作電壓,只能通過編程器燒寫.隨著技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在許多E2PROM、Flash存儲器等都可進(jìn)行電擦寫,擦寫電壓和工作電壓一致,因此完全可以進(jìn)行工作電壓下的編程。

??? 對DSP進(jìn)行現(xiàn)場編程,需要用到的器材有計算機(jī)和DSP仿真器;需要用到的軟件有CCS集成開發(fā)平臺、UltraEdit-32程序和DSP現(xiàn)場編程程序。具體操作步驟如下：
??? ①在CCS集成開發(fā)環(huán)境下,將程序編譯完成,并在目標(biāo)板上運(yùn)行通過。
??? ②打開程序存儲器窗口,根據(jù)程序的起始、結(jié)束地址,將整個程序代碼存儲為一個數(shù)據(jù)文件(dat文件)。
??? ③生成hex文件。
??? ④用UltraEdit-32程序打開hex文件,找出程序人口值和程序長度值以及程序開始地址值.
??? ⑤調(diào)入燒寫程序,并裝載入系統(tǒng)芯片.
??? ⑥將程序入口值、程序長度值、程序開始地址值填人現(xiàn)場編程程序中并編譯通過。
??? ⑦將存儲的程序代碼調(diào)入數(shù)據(jù)空間的適當(dāng)位置(存放位置自定)。
??? ⑧運(yùn)行現(xiàn)場編程程序,通過DSP將代碼寫入外部程序存儲器。
??? 以上步驟僅在編程開始時進(jìn)行,一旦編程開始,就可以連續(xù)對多個器件現(xiàn)場編程。

??? DSP現(xiàn)場編程程序的編制也很簡單。下面的參考程序是根據(jù)前面的命令文件參數(shù)編寫的,并經(jīng)仿真驗證通過。設(shè)定Mc·BSP2口以SPI方式引導(dǎo)串行E2PROM。
．text
…… ;McBSP2口SPI初始化,主動方式
STM #1000H,ARl;從1000H開始10個字為程序
;代碼前的數(shù)據(jù)
ST #08AAH,* ARl+ ;引導(dǎo)頭
ST #0018H,* ARl+
ST #O003H,* ARl+
ST #0800H,* ARl+
ST #D010H,* ARl+ ;不重要
ST #000lH,* ARl+
ST #0C428H,* ARl+ ;主程序人口為1C428H
ST #2340H,* ARl+ ;程序代碼總字?jǐn)?shù)2340H
ST #000lH,* ARI+
ST #0C000H,* ARl+;程序開始地址1C000H
STM #(1000H+0AH+2340H),ARl
ST #O,* ARl;最后放結(jié)束標(biāo)志#0000H
STM #O,ADDRESS ;地址寄存器清零
STM #1000H,AR2 ;程序代碼開始地址
STM #(0AH+2340H+1),BRC
RPTB LOOP ;寫循環(huán)
LDM ADDRESS,A
SFTL A,-8
AND #OOFFH,A
OR #0200H,A
STLM A,AR3 ;寫指令+地址高位
LDM ADDRESS,A
SFTL A,8
AND #OFF00H,A
LD * AR2,B

SFTL B．-8
AND #0FFH,B
ADD B．A
STLM A,AR4 ;地址低位+數(shù)據(jù)字節(jié)
LDM ADDRESS．A
ADD #1．A
STLM A,ADDRESS ;E2PROM地址+1
CALL WRITE ;寫E2PROM子程序
LDM ADDRESS,A
SFTL A,-8
AND #00FFH,A
OR #0200H,A
STLM A,AR3 ;寫指令+地址高位
LDM ADDRESS,A
SFTL A,8
AND #0FFOOH,A
LD *AR2+．B;程序代碼地址+1
AND #0FFH,B
ADD B．A
STLM A,AR4 ;地址低位+數(shù)據(jù)字節(jié)
LDM ADDRESS,A
ADD #1,A
STLM A,ADDRESS ;EOPROM地址+1
CALL WRITE;寫EOPROM子程序
LOOP：NOP
．end

結(jié) 語

??? 本文介紹的DSP現(xiàn)場可編程方法,經(jīng)實際應(yīng)用效果良好,其方便靈活的特點(diǎn)增強(qiáng)了現(xiàn)場處理問題的能力。由于其完全由軟件實現(xiàn),因此這種方法同樣也適用于其他品牌的DSP產(chǎn)品。