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原创 基于JTAG的DSP外部FLASH在线编程与引导技术

2008-6-12 11:02 1067 0 分类: 处理器与DSP

在以DSP为核心的数字信号处理系统中,通常将可执行代码存放在非易失性存储器,在系统加电或复位时通过DSP的引导加载(Boot Loader)机制将该转换到高速存储器中执行。AD公司出品的ADSP SHARC系列DSP内部的非易失性存储器因其资源有限,必须在外部加以扩展。FLASH存储器具有容量大、单电源供电和可在线编程的特点,是一种非常理想的存储器。


若采用烧录器对FLASH存储器进行编程,则在修改程序时必须拔插器件,而某些表贴封装(如PLCC封装和TSOP封装)的器件又需要专用的转接插座,这使得程序的调试和参数的修改非常繁琐,而且容易对器件造成物理损伤。采用在线编程的方式对FLASH存储器进行操作,可以克服上述问题,为调试者提供了极大的方便。本文以ADSP-21065L外部扩展的FLASH存储器AT29LV020为对象,在Visual DSP++3.5环境中通过JTAG仿真器运行一段程序,将可引导代码在线烧录到FLASH中,并实现系统的引导。


1 在线编程与引导系统


本系统以ADSP-21065L及外部的FLASH存储器AT29LV020为核心,由DSP控制FLASH存储器的擦除和读写。


AT29LV020是用单电源3.3V供电的低功耗FLASH存储器,容量是MB(256K×8),8位数据总线,18位地址总线。该芯片以扇区(SECTOR)为基本的编程单元,共有1024个扇区,每个扇区包含256个字节。芯片的存储空间中包含两个引导区,分别是最低8K(0x00000~0x01FFF)和最高8位(0x3E000~0x3FFFF)的引导区。


系统引导时,DSP将FLASH作为普通的外部数据存储器,通过DMA方式访问。ADSP-21065L的外部地址空间为0x00020000~0x03FFFFFF。FLASH的物理地址(ADD)对于DSP来说就是(0x0002000+ADD)。整片AT239LV020占据ADSP-21065L的外部地址空间范围为0x00020000~0x0005FFFF,这段空间属于Bank0。访问该段空间时,DSP引脚MS0有效。引导时,DSP引脚BMS有效。所以,使用MS0和BMS的组合作为FLASH的片选信号。DSP与FLASH的连接如图1所示。


2 DSP可引导文件的创建


在线编程的过程如下:


(1) 创建一个适合FLASH存储器的引导程序文件A;


(2) 在Visual DSP++3.5环境中编写一个FLASH的操作程序,创建一个可执行的“.DXE”文件B;


(3) 通过基于JTAG的Emulator将B下载到DSP中执行,将A文件写入FLASH中。


下面介绍如何在Visual DSP++3.5的开发环境中有建一个可以引导的文件。该文件就是通过JTAG写入FLASH中的目标文件。具体步骤如下:


(1) 创建一个将要写入FLASH的源程序,在Visual DSP++环境中直接通过Emulator下载到DSP中执行,验证程序的正确性。


(2) 打开菜单Droject→Project Ontions…, 在Project标签的页面里,选择Type为Loader File;在Load标签的页面里,选择Boot Mode为Prom,选择Boot Format为ASCII, 并为将要创建的.LDR文件指定名称。


(3) 重新编译工程,在工程目录中得 到一个载入文件*.LDR。


至此,一个可引导的文件就创建成功了。文件文件的格式如下:


……


0x1254


0xCDF3


0x256C


……


该文件有n行,每行为一个双字节的16进制数。考虑到FLASH的数据总线是8位,在写入之前,必须将每行分成两个单字节的16进制数。


3 FLASH在线编程的实现


3.1 FLASH扇区编程的实现


AT29LV020的操作包括扇区编程、整片擦除、读芯片ID、退出读芯片ID、引导区加锁等,这里关心的主要是扇区编程。


扇区是AT29LV020编程的最小操作单位,每次编程操作时,目标扇区的256个字节同时进行。在DSP的写指令字序列的作用下,同一个扇区的256个字节被写入FLASH内部的缓冲区,然后FLASH自动启动编程操作。DSP向缓冲区写入同一个扇区的数据时,数据的写入顺序是任意的,但是相邻的写信号间隔不能大于150μs,否则将被视为写入操作完成,编程过程立刻启动,而扇区内没有写入内容的地址将全部编程的为FF。完成一个扇区的编程最多只需要20ms。编程过程启动后首先会自动擦除需要编程的扇区,所以在编程前并不需要对扇区进行单独的擦除操作。


为了防止FLASH中的内容被误操作或者其它操作修改,FLASH默认为写保护状态。每次对扇区进行编程前必须写入一个命令序列,才可以向FLASH的缓冲区写入数据,进而启动编程。编程结束后,FLASH自动恢复到写保护状态。


一个扇区编程是否结束,可以通过以下三种方法判断:


(1) 反复读最后写入的地址的内容,如果编程没有结束,读到数据的最高位与最后写入的数据的最高位始终互为补码;编程结束后,读取的数据与最后写入的数据的最高位始终互为补码;编程结束后,读到的数据与最后写入的数据相等。


(2) 反复读任意某个地址的内容,如果编程没有结束, 每次读操作都会导致次高位发生跳变;编程结束后,读到的结果就是写入该地址的实际数据。


(3) 写完一个扇区后延时20ms,作为扇区编程结束的依据。


3.2 FLASH文件在线编程的实现


考虑到AT29LV020的最小编程单位为一个扇区,首先应该将待编程的文件分割为若干个256字节的编程单元,对于最后的一个单元,无论是否够256字节,都无需理会,仍旧按照一个扇区处理。


假设待编程的文件名为filename.ldr,采用编程语言编写软件时,使用变量定义:


.var f_data[]=”filename.ldr”;


缓冲区f_data[]的首址指向filename.ldr的首行,f_data的每个元素都对应文件的一行。由于创建的引导程序文件每行数据都是16位的,包含两个8位字节,所以必须将其分解为两部分后分别写入FLASH。


软件的流程如图3所示。


4 测试实现


下面是将文件写入FLASH的完整程序,在实际中已经调试成功。通过该程序将一段闪灯代码blink.ldr写入FLASH中,复位后,被写入的代码自动加载到DSP中执行。在编程过程中,ADSP-21065L的FLAG10引脚输出周期为40ms的方波;编程结束后,FLAG8输出周期为40ms的方波。


//宏定义与变量初始化


#define f_size 1572 //文件的行数


#define mem_offset 0x020000 //FLASH的地址偏移


#define u_mem1_a 0x025555 //命令字写入地址1


#define u_mem2_a 0x022AAA //命令字写入地址2


#include<def21065L.h>


.section/dm seg_fout;


.var f_data[]=”blink,ldr” //待写入的代码文件


.section/dm seg_dmda;


.var d_byte;


.var addr;


.var line_num=0; //当前扇区已写入行数


.var byte_size; //待写入代码字节数-1


.var counter="0"; //延时的计数值


//复位中断


.section/pm pm_rsti;


nop;


jump start;


nop;


//以下是主程序


.section/pm seg_pmco;


start:


nop;


bit clr mode1 0x00001000; //屏蔽所有中断


IRPTL=0x0; //清除未响应中断


r0=0x0050; //设置FLAG10和


dm(IOCTL)=r0; //FLAG8为输出引脚


program:


i0=f_data;


r2=0x0; //已经写入的字节数-1


r3=f_size;


r4=r3+r3;


r4=r4-1;


dm(byte_size)=r4;


r6=dm(line_num);


r7=0;


comp(r6,r7); //判断是否为新的扇区


if ne jump sect_load; //不是,则直接向FLASH缓冲区写入字节


sect_ulock: //是,首先写命令字序列


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); //读取一行数据


r1=fext r0 by 0:8; //获得低字节


dm(d_byte)=r1;


dm(addr)=r2;


call load_byte; //向FLASH写入低字节


r2=r2+1;


r1=fext r0 by 8:8; //获得高字节


dm(d_byte)=r1;


dm(addr)=r2;


call loade_byte; //向FLASH写入高字节


r8=dm(byte_size);


comp(r2,r8); //判断文件是否全部写完


if eq jump done; //是,则结束


r6=dm(line_num); //否,判断扇区是否结束


r6=r6+1;


dm(line_num)=r6;


r7=128;


comp(r6,r7);


if lt jump prog_loop; 否,继续向该扇区写数据


sect_done: //是,等待20ms


nop;


call wait_DQ7;


ustat2=dm(IOSTAT);


bit tg1 ustat2 FLG10O;


dm(IOSTAT)=ustat2; //翻转FLAG10


r6=0;


dm(line_num)=r6;


r2=r2+1;


jump sect_ulock; //开始向新扇区写数据


prog_loop:


r2=r2+1;


jump sect_load;


done: //编程结束


nop;


call wait_DQ7;


ustat2=dm(IOSTAT);


bit tg1 ustat2 FLG8O; //翻转FLAG8


dm(IOSTAT)=ustat2;


jump done;


load_byte: //写字节子程序


i4=dm(addr);


m4=mem_offset;


r12=dm(d_byte);


dm(m4,i4)=r12;


rts;


nop


wait_DQ7: //20ms延时子程序


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;


上面的程序是针对由ADSP-21065LAT29LV020构成的磁悬浮数字控制系统编写的,可行性与可靠性已经在实际应用中得到验证。该程序具有良好的可移植性,秒作修改即可用于类似的在线编程系统,具有较强的实用价值。

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