HPI方式自舉在TMS320VC5402 DSP芯片上的實現
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HPI是作為多機數據交換而出現的,但是由于其功能特性,又產生了一種新的應用――使用HPI對DSP進行自舉。實際上,TMS320VC5x系列DSP在片內固化的Bootloader程序中對HPI自舉提供了全面的支持。筆者在VOIP系統的開發中,實現了使用HPI對DSP TMS320VC5402的自舉,從而省掉了DSP的EPROM,使DSP只使用SRAM,提高了處理速度,并使HOST CPU具有更大的控制權,很適合多處理器系統。對于計算機插卡式的DSP系統,程序可以從PC機的硬盤上獲取,從而減小了插卡版面空間占用,提高了處理速度。
在實現上,需要解決以下幾個問題。
3.1 DSP片內固化的Bootloader程序對HPI自舉的支持
自舉從本質上說就是在DSP啟動后通過某種方式獲取運行代碼并開始運行,這個過程是在固化在DSP片內的Bootloader程序輔助下完成的。在DSP上電以后,Bootloader程序按照一定的順序依次檢驗何種自舉方式可用,自舉方式包括HPI方式、Serial EEPROM方式、標準Serial Port方式、Parallel方式和I/O方式。
Bootloader查詢HPI方式是否可用是這樣進行的:在啟動以后,DSP片內0x7f地址的值被置為0,Bootloader不斷檢驗0x7f地址處是否出現了可用的程序指針的跳轉地址。當其發現該地址內的值不為0時,即判定為DSP已由外部HOST CPU進行了HPI自舉程序加載,并按照該值跳轉PC指針,開始運行,從而完成HPI方式自舉。
3.2 突破4K的空間限制
由于HPI-8的特性,HOST能夠訪問所有的片內RAM空間,對于TMS320VC5402來說,其片內RAM地址空間從0000H到3fffH,一共4K。這已經大大超過了標準HPI的2K的大小,但是對于大多數DSP應用程序來說,片內RAM除了放置程序代碼以外,很可能還需要留出一部分供數據空間使用。實際上,大部分代碼都可能放置在片外的程序空間,而這部分空間并不是HOST通過HPI-8所能夠訪問得到的。所以需要使用某種技術突破4K的片內RAM空間限制。由于DSP程序本身是能夠訪問到所有DSP程序、數據空間的,所以HOST可以首先放置一個體積不大于4K的程序到DSP內,再由該程序和HOST協作完成超出片內RAM的代碼的放置工作。
一般將上述的首先放入DSP的程序稱為kernel程序,其功能比較簡單,本身不超過4K,可以由HOST全部放入到TMS320VC5402的片內RAM中,并被啟動。
基于此種思路的流程圖如圖1所示。
3.3 程序代碼的定位
編程序的時侯使用符號作為地址,經編譯、鏈接后,符號所表示的相對地址已經轉化為絕對地址。要使程序能夠正常運行,需要將程序代碼寫到指定的位置――絕對地址。在 HOST→Kernel→DSP應用的HPI自舉方式中,HOST和Kernel需先后完成Kernel代碼和DSP應用程序代碼的定位工作。
因此,在HOST CPU的外存儲器中,至少需要保存DSP程序代碼和相應的地址信息。這些數據在由自舉程序寫到DSP后,被拼接成正確的可執行代碼、已初始化數據等,并被正確定位。一般來說,HOST CPU的外存儲器中的DSP自舉數據是HEX格式的。雖然HEX格式有很多種,但任何一種包含有地址等信息的16進制HEX格式文件都是適用的。
常見的HEX格式有ASCII、Intel、TI-Tagged等格式,如圖2所示。
在各種HEX格式中,Intel格式相對來說比較適宜,因為在Intel格式的HEX文件中,代碼被分為每行一個塊,這種分塊的最大長度固定,因此在DSP內預留的緩沖區的大小容易計算。Intel格式的HEX文件的格式為:BYTE1作為每塊的起始標志,總是“:”;BYTE2-3表示該塊中有效數據的長度,最長為32個BYTE。這種有效數據可能是程序代碼,也可能是擴展地址信息;BYTE4-7表示該塊內代碼的起始地址;BYTE8-9是類型,00表示程序代碼,01表示結束,04表示擴展地址信息;BYTE10之后是代碼,直到最后兩個BYTE,表示校驗位。校驗位的值是該塊中先前數據值和的補碼。
根據選定的HEX格式,CPU首先按照該格式的定義對Kernel的HEX數據進行解釋,獲取各種信息后,CPU將其在TMS320VC5402片內RAM中組成可執行DSP程序。然后在CPU和kernel的共同作用下,對DSP應用程序的HEX數據進行解釋,最后完成其在DSP中的拼接、定位并啟動DSP應用程序――跳轉到DSP應用程序的起始地址。
4 系統軟硬件設計與實現
4.1 系統框圖
在筆者開發的VOIP系統中,使用了HPI對DSP (TMS320VC5402)進行自舉的功能。其中相應部分的框圖如圖3所示。 
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