TMS320C6000 DSPs的ROM自动引导实现

牛亚莉（陕西交通职业技术学院，陕西西安　710018）



TMS320C6000 DSPs的ROM自动引导实现

牛亚莉
（陕西交通职业技术学院，陕西西安710018）

【摘 要】本文通过对TMS320C6000系列DSP引导方式及初始化过程的分析，根据实际工程开发经验，完整详细的阐述了6000系列DSP的ROM引导方式上电引导过程，以及所需用户引导文件的编写，常用系数表的处理方法，落焊文件的生成等过程，并给出了设计代码，有效解决了TI DSP 6000系列的上电引导及初始化问题。

【关键词】DSP自动引导初始化ROM方式

1　引言

随着数字信号处理技术的不断发展，大规模集成芯片及电路的出现，DSP技术被广泛应用于铁路信号传输［1］、检测［2］、识别系统［3］中，实现产品的小型化、模块化，大大提高信号处理的灵活度及处理速度，在铁路提速、高铁建设、城市轨道交通发展中随处可见。

TMS320C6000系列DSP是TI公司推出的新一代高性能DSP，包括定点系列C62xx、C64xx和浮点系列C67xx，其CPU主频范围分布在100MHz到600MHz。在DSP的应用过程中，为了保证系统在脱机状况下能够实现独立运行，需要将用户代码及一些系数等文件保存在ROM/FLASH等非易失性存储器当中，在系统加电后，通过DSP自身提供的引导方式将应用程序从外部存储区搬移到内部RAM以便运行。这样一方面扩展了DSP有限的ROM资源，另一方面又能充分发挥DSP内部资源的性能优势。

尽管TI 公司的使用指南上提供了不同引导方式的操作方法，但在实际应用中，往往由于文件描述不够细致全面加上部分开发者经验不足，使得链接命令文件、初始化系数表及格式化文件等设计不当，导致在DSP上电时不能正常自举，往往会为工程进度带来较大的麻烦，甚至影响产品的可靠性。

2　DSP自动引导及初始化

C6000系列DSP提供了三种引导方式，不加载、ROM方式加载和HPI方式加载，其中最常用的就是ROM加载方式。DSP芯片上有专门的管脚用来选择其引导方式和存储器映射方式，C620x/C670x DSP芯片由BOOTMODE［4：0］管脚决定，C6211/C6711通过HD［1：0］、C6712/C64x通过BOOTMODE［1：0］来设置。

在ROM引导方式下，DSP加电后首先通过DMA/EDMA将位于外部ROM/FLASH存储区0地址开始的内容当作一帧数据搬移到内部地址0处。

（1）对于C620x/C670x，DMA从CE1空间自动搬移64KB的数据到内部地址0处；

（2）对于C621x/C671x/C64x，EDMA从CE1空间（对C64x是EMIFB的CE1空间）自动搬移1KB的数据到地址0处。此时一般来说需要编写用户引导代码来完成其余数据的搬移，因为用户开发的程序一般都会大于1KB。

传输完成后，CPU退出复位状态，开始执行零地址处的指令，即从中断向量表进入，跳转到DSP库函数c_int00或者用户引导程序，用户引导程序运行结束后仍然应该跳转到c_int00，然后开始DSP的初始化过程。

c_int00完成C开发环境的初始化以及.bss段全局变量的初始化，由auto_init库函数控制，调用memcpy库函数从.cinit数据段中搬移相应的数据到.bss段中对应的全局变量中，这些过程全都是由DSP自动完成的。初始化完成后，即开始执行应用程序，进入main函数。

表1　CMD文件各段含义

3　软件设计

一般我们都采用c语言与汇编语言混合使用来进行DSP软件设计，一个基本的DSP工程至少应该包含一个主程序main（）函数、一个中断向量表.vextors段和一个链接命令文件*.cmd。

DSP的命令文件用于将程序中的各段正确的分配到C6000的地址空间中去，通过连接器生成可执行的.out文件。如第二节所介绍的，DSP加载后首先从0地址处开始执行，中断向量表应该安排在地址零处，我们可以根据实际需要安排程序在0地址处直接转向c_int00或者转向用户引导程序。

常见的DSP应用当中还有对系数表的应用，在编程中可以将系数表作为一个汇编文件添加到DSP工程中，这样在编译连接后该文件就会作为一个数据段出现在最后的.out文件（COEF格式）中，可以在加载之后由DMA搬移到内部数据区待用。

3.1命令文件

命令文件的编写关系到整个工程是否能够正常工作［4］，因此是DSP程序设计非常关键的一个环节。

以下以6701为例来说明CMD文件的编写：

-c

-l rts6701.lib

-stack 0x0400

MEMORY

｛

PRAM ： origin = 0x00000000，len = 0x0FFFF

DRAM_init ： origin = 0x80000000，len = 0x04800

DRAM： origin = 0x80004800，len = 0x0b000

｝

SECTIONS

｛

.vectors> PRAM

.my_boot> PRAM

.text> PRAM

.cinit： load=PRAM， run=DRAM_init

.bss> DRAM_init

.far> DRAM_init

.stack> DRAM_init

.data_buf1

｛

coef.obj

｝ load=PRAM， run=DRAM_init

.data_buf2> DRAM

｝

其中，-c代表运行时自动初始化全局变量，ROM加载模式应该使用该选项；各段含义如表1：

DSP最终形成的.out文件分为三种类型的数据段，如表中括号注明的代码段、初始化段和非初始化段，每一种类型的段都有一个加载地址和一个运行地址。由于我们选择ROM自动引导方式，上电后位于外部ROM中的程序会自动搬移到内部0地址处的RAM，即DSP通常所指的程序RAM（PRAM）当中，所以这里的加载地址可以直接写成内部PRAM。代码段的加载地址和运行地址都在PRAM；非初始化段的加载地址和运行地址都在DRAM_init；而初始化段则应该分配两个地址，加载地址在PRAM，运行地址在DRAM_init。因此，对于分配了两个地址的数据段就需要编写用户引导代码，将其从加载地址搬移到运行地址。

3.2用户引导代码

由于在DSP的引导过程中C编译环境还没有得到初始化，所以用户引导代码一般采用汇编语言进行设计，主要用于初始化段的搬移或者1KB以外的代码数据搬移，以下为具体设计实例：

.sect “.my_boot”

.include boot_c671x.h62

.global _boot

_boot：

；配置EMIF控制寄存器（C621x/C671x/C64x需要，若只是实现初始化段搬移则不需要此配置）

MVKL EMIF_GCTL，A4

|| MVKL 0x3090，B4 ；具体值参考手册设置

MVKH EMIF_GCTL，A4

|| MVKH 0x3090，B4

stw B4，*A4

；根据需要配置EMIF CE空间控制寄存器、SDRAM 控制寄存器

…………

；设置CSR、ICR、IER寄存器

………….

；设置DMA控制寄存器

MVKL 0x01840044， A1；DMA3_PRIMARY_CTRL

|| MVKL 0xfffffffc，B2

MVKH 0x01840044， A1

|| MVKH 0xfffffffc，B2

LDW *A1， A10

AND A10， B2， A11

STW A11， *A1

；配置DMA副控寄存器，源/目的寄存器，计数寄存器

此时需参考编译器产生的map文件，确定所需搬移各段地址和长度（注：map文件中长度数据对应于32bit）

…………………

；启动DMA

MVKL 0x0b000051，A2

MVKH 0x0b000051，A2

STW A2， *A1

IDLE ；传输结束后产生中断，在中断向量表中跳转到c_int00，开始初始化过程

4　目标文件产生

用户编写的应用程序经过正确的编译连接以后生成COEF格式的.out文件，由于ROM/FLASH存储器不支持这种格式，所以在烧写之前需要将其转换为十六进制码的格式。TI提供了专用工具h e x 6 x . e x e可以实现该转换过程，该文件位于安装目录下tic6000cgtoolsin文件夹中。

以下是格式转换命令文件实例：

channel_s.out/* 用户应用程序的.out文件，作为hex6x的输入*/

-m/* 输出文件格式，m代表Motorola-S格式 */

-memwidth 8/* 存储宽度 */

-romwidth 8/* ROM数据宽度 */

-o channel_2.hex/* 输出文件名称 */

ROMS

｛

FLASH：org = 0x00000000， length = 0xFFFF

｝

若采用16bit ROM加载方式，则连接两片8位的ROM，地址线连接方式相同，数据线高低八位分别连接。此时，存储宽度设置为16，将产生两个HEX文件，命令文件中相应内容改写为：

-memwidth 16

ROMS

｛

FLASH：org = 0x00000000， length = 0xFFFF

files=｛ channel_2.b0， channel_2.b1 ｝

｝

其中.b0文件是低八位数据 ，.b1是高八位数据。通过以上步骤转换后即可得到可烧写的目标文件。

5　结语

本文通过分析TMS320C6000系列DSP的加载及初始化过程，结合实际开发经验，给出了用于ROM自动加载模式下DSP的软件设计和文件格式转换方法。通过具体的代码实例详细说明了设计过程，尤其是对于命令文件和用户引导程序的编写。

参考文献：

［1］张西峰，杜普选.基于TMS3206722的高度铁路轨道信号发送与接收模拟系统［J］.2010（10）:25-28.

［2］孙国斌.基于DSO+FPGA架构的DC6000V供电铁路客车逆变电源的设计与实现［J］.铁道车辆，2013（7）:13-15.

［3］黄雪程，王焱，刘春.基于DSP的铁路信号识别技术［J］.铁路计算机应用，2009（4）:46-48.

［4］李方慧，王飞，何佩琨.TMS320C6000系列DSPs原理与应用［M］.北京:电子工业出版社，2003.

作者简介：牛亚莉（1980—），女，陕西，硕士，陕西交通职业技术学院，高级工程师，从事城市轨道交通控制及数字信号处理方面的工作。