基于JTAG的DSP外部FLASH在線編程與引導技術
發布時間：2010-10-6 21:19
發布者：eetech
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在以DSP為核心的數字信號處理系統中，通常將可執行代碼存放在非易失性存儲器，在系統加電或復位時通過DSP的引導加載（Boot Loader）機制將該轉換到高速存儲器中執行。AD公司出品的ADSP SHARC系列DSP內部的非易失性存儲器因其資源有限，必須在外部加以擴展。FLASH存儲器具有容量大、單電源供電和可在線編程的特點，是一種非常理想的存儲器。 若采用燒錄器對FLASH存儲器進行編程，則在修改程序時必須拔插器件，而某些表貼封裝（如PLCC封裝和TSOP封裝）的器件又需要專用的轉接插座，這使得程序的調試和參數的修改非常繁瑣，而且容易對器件造成物理損傷。采用在線編程的方式對FLASH存儲器進行操作，可以克服上述問題，為調試者提供了極大的方便。本文以ADSP-21065L外部擴展的FLASH存儲器AT29LV020為對象，在Visual DSP++3.5環境中通過JTAG仿真器運行一段程序，將可引導代碼在線燒錄到FLASH中，并實現系統的引導。 1 在線編程與引導系統 本系統以ADSP-21065L及外部的FLASH存儲器AT29LV020為核心，由DSP控制FLASH存儲器的擦除和讀寫。 AT29LV020是用單電源3.3V供電的低功耗FLASH存儲器，容量是MB（256K×8），8位數據總線，18位地址總線。該芯片以扇區（SECTOR）為基本的編程單元，共有1024個扇區，每個扇區包含256個字節。芯片的存儲空間中包含兩個引導區，分別是最低8K（0x00000～0x01FFF）和最高8位（0x3E000～0x3FFFF）的引導區。 系統引導時，DSP將FLASH作為普通的外部數據存儲器，通過DMA方式訪問。ADSP-21065L的外部地址空間為0x00020000～0x03FFFFFF。FLASH的物理地址（ADD）對于DSP來說就是（0x0002000+ADD）。整片AT239LV020占據ADSP-21065L的外部地址空間范圍為0x00020000～0x0005FFFF，這段空間屬于Bank0。訪問該段空間時，DSP引腳MS0有效。引導時，DSP引腳BMS有效。所以，使用MS0和BMS的組合作為FLASH的片選信號。DSP與FLASH的連接如圖1所示。 2 DSP可引導文件的創建 在線編程的過程如下： （1） 創建一個適合FLASH存儲器的引導程序文件A； （2） 在Visual DSP++3.5環境中編寫一個FLASH的操作程序，創建一個可執行的“.DXE”文件B； （3） 通過基于JTAG的Emulator將B下載到DSP中執行，將A文件寫入FLASH中。 下面介紹如何在Visual DSP++3.5的開發環境中有建一個可以引導的文件。該文件就是通過JTAG寫入FLASH中的目標文件。具體步驟如下： （1） 創建一個將要寫入FLASH的源程序，在Visual DSP++環境中直接通過Emulator下載到DSP中執行，驗證程序的正確性。 （2） 打開菜單Droject→Project Ontions…， 在Project標簽的頁面里，選擇Type為Loader File；在Load標簽的頁面里，選擇Boot Mode為Prom，選擇Boot Format為ASCII， 并為將要創建的.LDR文件指定名稱。 （3） 重新編譯工程，在工程目錄中得 到一個載入文件*.LDR。 至此，一個可引導的文件就創建成功了。文件文件的格式如下： 該文件有n行，每行為一個雙字節的16進制數�？紤]到FLASH的數據總線是8位，在寫入之前，必須將每行分成兩個單字節的16進制數。 3 FLASH在線編程的實現 3．1 FLASH扇區編程的實現 AT29LV020的操作包括扇區編程、整片擦除、讀芯片ID、退出讀芯片ID、引導區加鎖等，這里關心的主要是扇區編程。 扇區是AT29LV020編程的最小操作單位，每次編程操作時，目標扇區的256個字節同時進行。在DSP的寫指令字序列的作用下，同一個扇區的256個字節被寫入FLASH內部的緩沖區，然后FLASH自動啟動編程操作。DSP向緩沖區寫入同一個扇區的數據時，數據的寫入順序是任意的，但是相鄰的寫信號間隔不能大于150μs，否則將被視為寫入操作完成，編程過程立刻啟動，而扇區內沒有寫入內容的地址將全部編程的為FF。完成一個扇區的編程最多只需要20ms。編程過程啟動后首先會自動擦除需要編程的扇區，所以在編程前并不需要對扇區進行單獨的擦除操作。 為了防止FLASH中的內容被誤操作或者其它操作修改，FLASH默認為寫保護狀態。每次對扇區進行編程前必須寫入一個命令序列，才可以向FLASH的緩沖區寫入數據，進而啟動編程。編程結束后，FLASH自動恢復到寫保護狀態。 一個扇區編程是否結束，可以通過以下三種方法判斷： （1） 反復讀最后寫入的地址的內容，如果編程沒有結束，讀到數據的最高位與最后寫入的數據的最高位始終互為補碼；編程結束后，讀取的數據與最后寫入的數據的最高位始終互為補碼；編程結束后，讀到的數據與最后寫入的數據相等。 （2） 反復讀任意某個地址的內容，如果編程沒有結束， 每次讀操作都會導致次高位發生跳變；編程結束后，讀到的結果就是寫入該地址的實際數據。 （3） 寫完一個扇區后延時20ms，作為扇區編程結束的依據。 3.2 FLASH文件在線編程的實現 考慮到AT29LV020的最小編程單位為一個扇區，首先應該將待編程的文件分割為若干個256字節的編程單元，對于最后的一個單元，無論是否夠256字節，都無需理會，仍舊按照一個扇區處理。 假設待編程的文件名為filename.ldr，采用編程語言編寫軟件時，使用變量定義： .var f_data[]=”filename.ldr”; 緩沖區f_data[]的首址指向filename.ldr的首行，f_data的每個元素都對應文件的一行。由于創建的引導程序文件每行數據都是16位的，包含兩個8位字節，所以必須將其分解為兩部分后分別寫入FLASH。 軟件的流程如圖3所示。 4 測試實現 下面是將文件寫入FLASH的完整程序，在實際中已經調試成功。通過該程序將一段閃燈代碼blink.ldr寫入FLASH中，復位后，被寫入的代碼自動加載到DSP中執行。在編程過程中，ADSP-21065L的FLAG10引腳輸出周期為40ms的方波；編程結束后，FLAG8輸出周期為40ms的方波。 //宏定義與變量初始化 #define f_size 1572 //文件的行數 #define mem_offset 0x020000 //FLASH的地址偏移 #define u_mem1_a 0x025555 //命令字寫入地址1 #define u_mem2_a 0x022AAA //命令字寫入地址2 #include＜def21065L.h＞ .section/dm seg_fout; .var f_data[]=”blink,ldr” //待寫入的代碼文件 .section/dm seg_dmda; .var d_byte; .var addr; .var line_num=0; //當前扇區已寫入行數 .var byte_size; //待寫入代碼字節數-1 .var counter="0"; //延時的計數值 //復位中斷 .section/pm pm_rsti; nop; jump start; nop; //以下是主程序 .section/pm seg_pmco; start: nop; bit clr mode1 0x00001000; //屏蔽所有中斷 IRPTL=0x0; //清除未響應中斷 r0=0x0050; //設置FLAG10和 dm(IOCTL)=r0; //FLAG8為輸出引腳 program: i0=f_data; r2=0x0; //已經寫入的字節數-1 r3=f_size; r4=r3+r3; r4=r4-1; dm(byte_size)=r4; r6=dm(line_num); r7=0; comp(r6,r7); //判斷是否為新的扇區 if ne jump sect_load; //不是，則直接向FLASH緩沖區寫入字節 sect_ulock: //是，首先寫命令字序列 r12=0xAA; dm(u_mem1_a)=r12; r12=0x55; dm(u_mem2_a)=r12; r12=0xA0; dm(u_mem1_a)=r12; sect_load: r0=dm(i0,1); //讀取一行數據 r1=fext r0 by 0:8; //獲得低字節 dm(d_byte)=r1; dm(addr)=r2; call load_byte; //向FLASH寫入低字節 r2=r2+1; r1=fext r0 by 8:8; //獲得高字節 dm(d_byte)=r1; dm(addr)=r2; call loade_byte; //向FLASH寫入高字節 r8=dm(byte_size); comp(r2,r8); //判斷文件是否全部寫完 if eq jump done; //是，則結束 r6=dm(line_num); //否，判斷扇區是否結束 r6=r6+1; dm(line_num)=r6; r7=128; comp(r6,r7); if lt jump prog_loop; 否，繼續向該扇區寫數據 sect_done: //是，等待20ms nop; call wait_DQ7; ustat2=dm(IOSTAT); bit tg1 ustat2 FLG10O; dm(IOSTAT)=ustat2; //翻轉FLAG10 r6=0; dm(line_num)=r6; r2=r2+1; jump sect_ulock; //開始向新扇區寫數據 prog_loop: r2=r2+1; jump sect_load; done: //編程結束 nop; call wait_DQ7; ustat2=dm(IOSTAT); bit tg1 ustat2 FLG8O; //翻轉FLAG8 dm(IOSTAT)=ustat2; jump done; load_byte: //寫字節子程序 i4=dm(addr); m4=mem_offset; r12=dm(d_byte); dm(m4,i4)=r12; rts; nop wait_DQ7: //20ms延時子程序 r0=dm(counter); r0=r0+1; dm(counter)=r0; r1=0x59000; comp(r0,r1); if lt jump wait_DQ7; r0=0; dm(counter)=r0; rts; nop; 上面的程序是針對由ADSP-21065L和AT29LV020構成的磁懸浮數字控制系統編寫的，可行性與可靠性已經在實際應用中得到驗證。該程序具有良好的可移植性，秒作修改即可用于類似的在線編程系統，具有較強的實用價值。 |
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