TMS320VC5410分頁燒寫Flash的多頁程序并行自舉

ti公司的dsp芯片tms320vc5410（簡稱5410）是性能卓越的低功耗定點dsp，在嵌入式系統中有著廣泛的應用。5410沒有自帶的片上非易失性存儲器，因此需要外部的非易失性存儲介質，如eprom或flash，來存儲程序和數據。5410片內有64k字ram。由于在片內ram運行程序比片外運行有高速度低功耗等顯著優點，通常上電后都需要從片外eprom或flash上加載程序到片內ram，但是芯片自帶的自舉程序（簡稱bootloader）只支持32k字以內的外部程序加載，因此程序設計往往局限于32k字空間內，限制了編程的靈活性，不能充分發揮5410的性能，當程序空間大于32k字時，就需要自己編寫程序來實現自舉。下面首先介紹使用5410對am29lv200bflash存儲器進行程序分頁燒寫的方法，然后重點介紹利用bootloader來編程實現多頁并行自舉引導的方法。

1 am29lv200b flash存儲器的分頁燒寫

1.1 flash存儲器簡介

am29lv200b（簡稱flash）是amd公司生產的flash存儲器，主要特點有：3v單電源供電，可內部產生高電壓進行編程和擦除操作；支持jedec單電源flash存儲器標準；只需向其命令存儲器寫入標準的微處理器指令，具體便編程、擦除操作由內部嵌入的算法實現，并且可以通過查詢特定的引腳或數據線監控操作是否完成；可以對任一扇區進行讀、寫或擦除操作，而不影響其他部分的數據。文中128k×16位am29lv200b flash映射為5410的片外數據存儲空間，地址為：0x8000～0xffff，數據總線16位，用于16位方式的并行引導裝載。128k的flash被分為7頁進行訪問。本文通過dsp的i/o端口向fpga寫控制字，由fpga控制flash的換頁引腳對各個分頁進行訪問；以燒寫2個頁面為例，使用flash的第1、2頁，初始化時選中第1頁。

1.2 flash存儲器的分頁燒寫

flash的頁面分配和相應的引腳控制如表1所列。關于am29lv200b的擦除、寫、效驗等詳細操作，請見參考文獻[1]、[2]。

從表1可以看到，通過對a16、a15等地址引腳的控制，可以實現flash的頁面切換。在燒寫過程中，只要在制定頁面燒寫完預定空間后就對flash進行換頁，然后將燒寫指針指向新的一頁的首地址，就可以繼續進行燒寫，當程序燒寫完成后需要將頁面換回到第1頁，在第1頁的ffffh地址寫入8000h，這樣bootloader可以從這一頁開始自舉。整個燒寫程序流程如圖1所示。

這里會出現一個問題：程序燒寫好后，雖然bootloader可以自動加載程序，但是bootloader怎樣在加載過程中自動換頁？下面詳細介紹利用片上bootloader編程實現多頁程序并行加載的方法。

2 多頁并行加載的實現

實現多頁加載，關鍵問題是要讓bootloader知道什么時候可以換頁；但是bootloader是固化在5410片上rom內的，無法對其進行編程。解決的方法是通過自己編寫一段“前導”加載程序（簡稱loader）來實現加載中的換頁：首先將loader和用戶程序都燒寫到flash中，當系統上電后，bootloader將loader加載到片上并運行，然后loader將flash中的用戶程序加載到目標ram空間。這個加載過程是用戶編程可控的，因此在需要換頁時，可以控制flash進行換頁，加載完成后loader跳轉到用戶程序的入口地址處運行用戶程序。

2.1 bootloader的并行自舉表結構和編程后的自舉表結構

5410的并行加載過程以及生成自舉表的詳細方法請見參考文獻[1]、[3]。bootloader使用圖2所示的并行自舉表來加載程序。bootloader從表頭開始依次讀取自舉表，然后將相應的程序段加載到目標ram，最后以程序段大小為0來結束自舉表的讀取，跳轉到用戶程序入口地址執行用戶程序。從圖2可以看到，bootloader是以自舉表中的程序長度為0來結束自舉的，于是就可以利用這個特性，給bootloader制造一個“假象”，讓bootloader在加載完loader程序后，認為程序已經加載完畢，然后開始運行loader程序，繼續加載用戶程序。按照這個思路，可以建立圖3所示的自舉表。

圖3中的黑體字部分，是嵌入了loader程序的自舉表，有了圖3這樣形式的并行自舉表，系統就可以實現多頁程序的并行自舉，建立這樣的自舉表很簡單，只需要將hex500格式轉換工具生成的loader的并行自舉表和用戶程序的并行自舉表按圖3給定的格式，通過簡單的文件操作合并在一起就可以了。注意：loader程序要占用一部分ram空間，用戶程序空間不能和loader的ram空間重疊在一起。

2.2 loader程序的具體實現

下面以分布在2個flash頁面的程序為例，給出5410并行自舉的示例程序。程序中，當i/o端口5寫入數據0時，選中flash第1頁；寫1時選中第2頁。程序里用黑體字標出的注釋部分，是loader程序設計的重點或難點。（具體程序見本刊網站www.mesnet.com.cn——編者注）

示例程序中，dsp上電后，bootloader將loader程序加載到ram中，然后執行loader程序：loader程序從flash第1頁的8080h開始讀取用戶程序自舉表，當flash讀取計數值超過31k時，將flash切換到頁面2，繼續加載，自舉完成后，跳轉到用戶程序入口地址執行用戶程序。

在編寫自舉程序過程中，有這樣幾個問題需要注意：

①在換頁時，一般情況下程序段都會跨越兩個頁面，因此在確定需要換頁時要計算出第1頁和第2頁分別要加載的段長度。

②整個用戶程序段開始時有2個字的入口信息，每一個程序段都有3個字的段信息，因此需要在flash讀取計數時給予修正，才能正確加載數據。

③在確定需要換頁時要將換頁標志置為1，換頁后要將換頁標志置為0，而且換頁后要將數據讀取指針指向第2頁的開頭地址。

如果要使用本文的示例程序，一定要將loader程序燒寫到flash第1頁8000h的位置，用戶程序段燒寫到8080h以后的位置，再次提醒，loader程序加載到ram中的地址，不能和用戶程序段加載到ram中的地址重疊。例如loader使用了ram中的7f80h～8000h這段空間，則用戶程序不能使用這段空間，否則會出現錯誤。

loader的自舉流程如圖4所示。

3 總結

要實現5410的多頁程序并行自舉，有如下幾個步驟：

根據用戶程序的需求以及實際使用flash的分頁設置，參考第2部分提供的思路和例子編寫loader程序；

使用hex500代碼轉化工具分別生成loader程序和用戶程序的自舉表；

將兩個自舉表按圖2的格式生成一個新的自舉表，再使用第1部分介紹的方法將新的自舉表分頁燒寫到flash上。

使用本文介紹的方法，通過多次試驗，系統上電后，能夠很好地實現2個頁面程序的并行自舉。雖然是以2個頁面為例介紹flash燒寫和并行自舉的方法，但是對于2頁以上的程序燒寫和并行自舉同樣適用，只需要進行一些細微的改動即可。本文提供的方法以不到128字的ram空間代價，在5410上實現了將大于32k字的程序并行自舉到片上ram，大大提高了編程的自由度和程序的運行速度，降低了系統功耗，這個方法有很強的通用性，可以在很多存在類似問題的dsp芯片（5409、5416等）上進行應用，具有較高的實用價值。