本發(fā)明屬于航空計算技術(shù)，具體涉及一種基于DSP的Flash芯片引導加載方法。

背景技術(shù)：

隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)技術(shù)的應用范圍越來越廣泛，幾乎在整個電子、信息產(chǎn)業(yè)都有應用。其中應用最廣泛的是美國TI公司生產(chǎn)的DSP系列產(chǎn)品。在這些DSP系列的系統(tǒng)設計中，引導程序設計是其中的難點之一，系統(tǒng)啟動引導的成功與否決定了應用程序的運行環(huán)境是否能正確構(gòu)建，即系統(tǒng)啟動成功是正確應用運行的前提。目前，大多數(shù)數(shù)字信號處理器不帶內(nèi)部可擦寫存儲器，程序一般在系統(tǒng)上電時，從外部只讀存儲器(Read-Only Memory，ROM)讀入DSP程序空間隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)中，然后從指定的地址開始運行程序空間RAM中的指令，該過程稱為DSP程序的引導加載過程。

TMS320C672x系列沒有自帶的Flash芯片，一般程序要燒寫到外擴的Flash芯片中，再由Flash芯片引導自啟動。Bootloader程序運行在DSP中，用來將Flash芯片的數(shù)據(jù)復制搬移到DSP的1K字節(jié)大小的RAM內(nèi)。傳統(tǒng)TMS320C6727的Flash芯片自啟動往往需要利用JTAG仿真器將程序燒寫到Flash芯片中去，如果更改程序必須拆開機箱連上仿真器才能重新燒寫，這樣在外場試驗時很不方便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：為了避免在燒寫程序的過程中對仿真器的依賴性，本發(fā)明提供了一種采用燒寫Monitor工程和外部離散量開關(guān)切換的原理，通過串口進行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)了在脫離JTAG仿真器條件下APP端的基于TMS320C672x DSP的Flash芯片引導加載方法。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種基于DSP的Flash芯片引導加載方法，其利用串口進行數(shù)據(jù)傳輸，先將一個監(jiān)控程序燒寫到Flash芯片前半部分中，然后重新上電自動運行這個監(jiān)控程序，在此監(jiān)控程序的操作過程中將應用程序燒寫進Flash芯片的后半部分；同時在外部硬件FPGA邏輯中設定外部離散量開關(guān)，用于切換Flash芯片的前后部分，切換這個開關(guān)量到另一端，再重新上電即實現(xiàn)對應用程序的自啟動了，其中，所述監(jiān)控程序包含把Flash芯片中存放的應用程序代碼復制到DSP的RAM中的Bootloader程序。

所述的基于DSP的Flash芯片引導加載方法，其在上電復位之后，DSP會自動去搬移Flash芯片起始地址開始的1K字節(jié)內(nèi)容，這1K字節(jié)內(nèi)容搬移到DSP的內(nèi)部RAM起始地址開始的1K字節(jié)內(nèi)存中，當DSP開始執(zhí)行程序時，首先從內(nèi)部RAM的起始地址開始執(zhí)行程序，即開始執(zhí)行DSP的啟動程序Bootloader，而Bootloader把Flash芯片中存放的應用程序代碼復制到DSP的RAM中，當Bootloader程序在DSP的RAM中執(zhí)行完成后，所有的應用程序從Flash芯片復制到DSP的RAM中，然后DSP跳轉(zhuǎn)到復位中斷去執(zhí)行，開始執(zhí)行應用程序，實現(xiàn)了DSP的Flash芯片引導自啟動。

一旦監(jiān)控程序被燒寫進Flash芯片，就對Flash芯片的監(jiān)控程序內(nèi)容進行鎖定保護，以防止非法修改此監(jiān)控程序。

每次切換到監(jiān)控程序一端，自動運行監(jiān)控程序，在此完成應用程序的燒寫；切換到應用程序一端，即可自動運行應用程序。

所述的基于DSP的Flash芯片引導加載方法，其包含如下具體步驟，其中，監(jiān)控工程用Monitor端表示，應用工程用APP端表示：

步驟1 設置Monitor端加載方式

外部離散量開關(guān)設置為下載程序運行狀態(tài)，即打開Monitor端的加載模式，并且引導模式設置為從Flash芯片引導；

步驟2 配置串口信息參數(shù)

在上位機上運行串口終端調(diào)試工具，該工具用于終端調(diào)試以及Monitor端的狀態(tài)信息顯示，設置正確的串口號和波特率配置參數(shù)；

步驟3 目標機CPU寄存器初始化

Monitor對目標機CPU內(nèi)的EMIF、PLL和SDRAM寄存器進行初始化；

步驟4 燒寫Monitor端

連接JTAG仿真器，通過串口傳輸數(shù)據(jù)將Monitor端燒寫到Flash芯片中；

步驟5 運行Monitor端

斷電后，脫離JTAG仿真器，上電復位，自動運行Monitor端；

步驟6 燒寫APP端

在Monitor端工程的運行界面中，通過串口傳輸數(shù)據(jù)將APP端燒寫到Flash芯片中；

步驟7 設置APP端加載方式

外部離散量開關(guān)設置為應用程序運行狀態(tài)，即打開APP端的加載模式，并且引導模式設置為從Flash芯片引導；

步驟8 運行APP端

斷電后，上電復位，自動運行APP端。

本發(fā)明具有有益效果：

本發(fā)明給出了一種基于DSP的Flash芯片引導加載方法的設計與實現(xiàn)，該方法通過串口傳輸數(shù)據(jù)將Monitor燒寫到Flash芯片中，并利用Monitor將APP燒寫到Flash芯片中，實現(xiàn)了APP端脫離仿真器的燒寫和引導自啟動過程，不僅為嵌入式軟件的調(diào)試提供了方便，而且有助于嵌入式系統(tǒng)的軟硬協(xié)同設計開發(fā)。經(jīng)過試驗驗證是方便、穩(wěn)定和可靠的，并在工作使用中取得了滿意的效果，具有較大的實用性和應用價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的基于TMS320C672x DSP的Flash芯片引導加載系統(tǒng)開發(fā)架構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的Bootloader功能模塊結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明的基于TMS320C672x DSP的Flash芯片引導加載具體流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的具體實施方式做進一步說明。

在本發(fā)明的引導加載系統(tǒng)實例中，以TMS320C6727 DSP為例，通過在其導航計算機板上實施Flash芯片自啟動程序設計的改進方案，從而實現(xiàn)了一個全新的Flash芯片引導加載系統(tǒng)。該導航計算機板的資源主要包括以下幾部分：

(1)處理器：TMS320C6727，工作頻率：240MHz。

(2)程序存儲器(FLASH芯片)：容量1M×16bit。

(3)數(shù)據(jù)存儲器(SDRAM)：容量2M×32bit。

(4)在線程序存儲器加載能力：加載功能受“允許加載”控制，“允許加載”接地為“允許加載”，懸空為“禁止加載”。

(5)JTAG接口：程序在線調(diào)試及加載。

基于TMS320C672x的Flash芯片引導加載系統(tǒng)的設計實例中，主要包括兩個項目工程：監(jiān)控工程(Monitor端)和應用工程(APP端)。其系統(tǒng)開發(fā)架構(gòu)如圖1所示。無論哪一個工程，核心在于Bootloader程序的編寫。

Bootloader程序的功能就是把燒寫在Flash芯片中的程序代碼和有用信息全部復制到DSP內(nèi)存空間中去執(zhí)行，然后指向_c_int00中斷去執(zhí)行程序。由于本項目實例中APP端的應用程序代碼較大，必須被分配到外部SDRAM地址空間中，所以在Bootloader程序中必須初始化SDRAM和PLL。另外在Bootloader程序中必須實現(xiàn)從Flash芯片到RAM搬移數(shù)據(jù)的功能，這樣必然涉及到Flash芯片的讀寫操作。而在本項目實例中配置的是16MB的Flash芯片，由于TMS320C672x的地址總線只有13根，不足以尋址整個Flash芯片存儲空間，所以必須根據(jù)代碼的大小對Flash芯片進行翻頁操作。Bootloader程序的功能模塊結(jié)構(gòu)圖如圖2所示?？偠灾贐ootloader程序中，我們實現(xiàn)了以下功能用于完成Flash芯片的引導加載：

(1)SDRAM的初始化：包括SDCR、SDRCR、SDTIMR和SDSRETR寄存器的初始化。

(2)PLL的初始化：通過配置PLL Control/Status Register(PLLCSR)、PLL Multiplier Control Register(PLLM)、PLL Wrapper Divider x Registers(PLLDIV0，PLLDIV1，PLLDIV2，PLLDIV3)這幾個寄存器就可以得到所需要的TMS320C6727內(nèi)核與EMIF時鐘。

(3)Flash芯片的翻頁操作：PDOUT0＝W，其中W為頁碼，取值0到63。

(4)數(shù)據(jù)從Flash芯片到RAM的搬移：在本項目實例中，我們總共搬移了5個數(shù)據(jù)段，分別是：.vec，.text，.cinit，.const和.switch。這5個數(shù)據(jù)段統(tǒng)一放在copyTable中，將copyTable的定義放在另一個CMD匯編文件中的引導表段；在Bootloader程序中將copyTable作為外部變量進行引用，就可以有效地控制Bootloader程序的大小在1K字節(jié)之內(nèi)，避免了需要進行兩次二次搬家才能將應用程序放在片外RAM運行的麻煩。

下面以Monitor端工程為例，具體講解一下基于TMS320C672x DSP的Flash芯片引導加載方法的具體實施過程。其流程圖如圖3所示。

(1)配置硬件環(huán)境

首先進行相應的硬件操作：仿真頭插上，仿真頭旁邊的兩個跳線接上(都接最左邊)，開關(guān)打到OFF狀態(tài)。

(2)生成Monitor端燒寫文件

Monitor端的工程分為Monitor.LOAD和Monitor.FLASH兩個工程。

在CCS3.3環(huán)境中運行Monitor.LOAD工程，該工程實現(xiàn)了將Monitor通過串口傳輸燒寫到Flash芯片前半部分的功能。

在CCS3.3環(huán)境中運行Monitor.FLASH工程，生成目標碼文件DSP6727_MON_FLASH.out，運行批處理文件intel.bat，生成BOOT_MON.hex下載文件。

(3)配置串口信息參數(shù)

在上位機上運行串口終端調(diào)試工具，該工具用于終端調(diào)試以及Monitor端的狀態(tài)信息顯示，設置正確的串口號和波特率配置參數(shù)。

(4)目標機CPU寄存器初始化

Monitor對目標機CPU內(nèi)的EMIF、PLL和SDRAM寄存器進行初始化。

(5)燒寫Monitor端

在串口終端調(diào)試工具中，鍵入erase/a命令，進行Flash芯片擦除，出現(xiàn)erase ok說明擦除成功。然后鍵入write/m命令，進行Flash芯片編程，首先檢測期望編程的Flash芯片扇區(qū)群是否為空，為空則準備接收上位機的目標代碼，選擇第(2)步生成的BOOT_MON.hex下載文件進行接收，否則報錯退出。

(6)運行Monitor端

斷電后，首先進行相應的硬件操作：拔掉仿真頭，仿真頭旁邊的兩個跳線接上(都接最右邊)，開關(guān)打到ON狀態(tài)。

再次上電復位，在串口終端調(diào)試工具中顯示Monitor端成功自啟動運行的狀態(tài)信息。

(7)生成APP端燒寫文件

APP端的工程分為APP.LOAD和APP.FLASH兩個工程。

在CCS3.3環(huán)境中運行APP.FLASH工程，生成目標碼文件DSP6727_APP_FLASH.out，運行批處理文件intel.bat，生成BOOT_APP.hex下載文件。

(8)燒寫APP端

在串口終端調(diào)試工具中，鍵入erase命令，進行Flash芯片擦除，出現(xiàn)erase ok說明擦除成功。然后鍵入write命令，進行Flash芯片編程，首先檢測期望編程的Flash芯片扇區(qū)群是否為空，為空則準備接收上位機的目標代碼，選擇第(7)步生成的BOOT_APP.hex下載文件進行接收，否則報錯退出。燒寫完成后，將APP通過串口傳輸燒寫到Flash芯片的后半部分。

(9)運行APP端

斷電后，首先進行相應的硬件操作：拔掉仿真頭，仿真頭旁邊的兩個跳線接上(都接最右邊)，開關(guān)打到OFF狀態(tài)。

重新上電后，APP可直接自啟動運行。

基于以上方法可以看出，LOAD和FLASH工程完成的功能各不相同，LOAD用于仿真器調(diào)試，F(xiàn)LASH用于生成燒寫的目標碼文件，因此實際工作中，每個項目都可以同時創(chuàng)建好以上兩個工程，一個用于加載調(diào)試，一個用于固化Flash芯片。應用中可以同時打開，分別激活，加上生成下載目標代碼批處理文件，可以簡化操作、節(jié)省時間。