CMD文件资料（一）

在DSP系统中，存在大量的、各式各样的存储器，CMD文件所描述的，就是开发工程师对物理存储器的管理、分配和使用情况。 有必要先复习一下存储器的知识。目前的物理存储器，种类繁多，原理、功能、参数、 速度各不相同，有 PROM、 EPROM、 EEPROM、 FLASH、 NAND FLASH、 NOR FLASH等（ROM 类） ，还有SRAM、DRAM、SDRAM、DDR、DDR2、FIFO 等（RAM 类） 。无论多么复杂，从断电后保存数据的能力来看，只有两类：断电后仍然能够保存数据的叫做非易失性存储器（non-volatile，本文称为ROM 类） ，数据丢失的叫做易失性存储器（本文称为 RAM 类） ； ROM 类的芯片都是非易失性的， 而 RAM 类都是易失性的。 即使同为 ROM类或同为 RAM 类存储器，仍然存在速度、读写方法、功耗、成本等诸多方面的差别。比如 SRAM 的读写速度，从过去的15ns、12ns，提高到现在的 8ns、10ns，FLASH的读取速度从 120ns、75ns，到现在的 40ns、30ns。 有没有人这样想过：使用存储器的人，希望存在这样的区别吗？ 或者说，理想的存储器，应当是什么样的？

我们使用存储器时，如果没有人为地改变它，就希望里面的数据永远不要变，即使断了电也要完好地保存；如果里面的内容是我不需要的或者不能用的，我自然就会给它写入有用的内容，比如初始化。理想的存储器就应当永远保存数据，无论掉电与否，而且，希望读写速度为每秒无穷多字节，是 0ns，而不是什么 8ns，10ns。——不是吗？

然而，人类实现存储器芯片的技术，还没有达到理想情况，所以才会有这么多类别。“非易失”和“速度”就是一对典型的矛盾。非易失的 ROM 类存储器，可以“永远”地保存数据，但读写速度却很低，比如30ns；RAM 的速度（8ns）一般都比 ROM（30ns）快得多，但却不能掉电保存。这是很无奈的现实。假如有那么一天，ROM 类的读写速度
和 RAM 一样快，或者RAM 也可以掉电保存数据，就不存在易失和非易失的区别了，那将是革命性的进步。那时，智能芯片和智能系统的设计将会有很大的变化，编写 CMD 文件就会很简单，甚至不需要了。 已经有芯片厂家做了一些这方面的工作，比如把电池和 RAM 结合起来，就是一个能掉电保存的 RAM。它既可以作为传统的ROM 使用，又可以当 RAM 使用。但这显然只是一个暂时、折中的方法，其原理、成本、体积、容量还不如人意，不能算是“革命性”的进步。

我们平时在用到存储器的时候，要考虑哪些因素呢？ 首先必须确认，在你的使用场合，是要永久保存数据，还是暂时保存？这关系到选择非易失性，还是易失性存储器的大问题，是首要的问题。在某些场合，如果必须永远地保存数据，即使希望速度快一些，也只能选择非易失的 ROM 类存储器，而把速度问题放在其次，或者另外想办法解决；另外一些场合，却要把速度放在第一位，只要在通电期间能够始终保存数据，就够了，当然就要选择 RAM 类的存储器了。 这两种情况我们都会遇到：程序代码一般都要存储在ROM 类存储器中，否则，从设备生产开始，储存、运输，一直到用户手里，要必备不间断电源，还要保证不发生断电的意外；程序运行的时候，为了提高速度，就必须在RAM 中运行，试想想，如果你的 MP4放电影一停一顿的，谁还会用它看电影呢？所以 ROM 和 RAM 都是必不可少的，各有各的用途，而且，出于功能、参数、速度、读写方法、功耗、工艺、成本等方面的考虑，往往要同时使用不止一种存储器。

事实上，TI 在设计 DSP芯片时，也遇到同样的问题，TI 考虑的情况要比我们更多，更复杂。要知道，设计芯片的人是最牛 X的，开发工程师只是跟在人家后面，在人家规定的框框里亦步亦趋。翻开DSP的 PDF文档，找到 memory map就会看到，芯片上集成了形形色色的存储器： FLASH、ROM、BROM、OTP ROM，SRAM、SARAM、DARAM、FIFO 等。就 2407和 2812而言，如果是做个流水灯之类的小东东，DSP芯片加晶体加电源就可以了，片上集成的ROM 和RAM，在仿真状态下已经足够用了，烧写并脱离仿真器运行也足够。所以，它们的最小系统不需要外扩任何存储器。但也只能做简单的东东，往往还需要外扩一些 ROM 和/或 RAM 存储器，才能委以大用。 （顺便说一句，DSP的最小系统，要比 8951芯片的最小系统大得多。 ） 千万不要被这些存储器的名称所迷惑！翻来覆去，其实就是两大类：非易失和易失。初学者往往忽略了这一点。

两大类！记住这一点，CMD文件就是以这两类存储器为主轴，然后展开的。 DSP芯片的片内存储器， 只要没有被TI占用， 用户都可以全权支配。 TI设计了 “CMD文件”这种与用户的接口形式，用户通过编写 CMD 文件，来管理、分配系统中的所有物理存储器和地址空间。CMD文件其实就是用户的“声明” ，包括两方面的内容：
1、用户声明的整个系统里的存储器资源。无论是 DSP 芯片自带的，还是用户外扩的，凡是可以使用的、需要用到的存储器和空间，用户都要一一声明出来：有哪些存储器，它们的位置和大小。如果有些资源根本用不到，可以视为不存在，不必列出来；列出来也无所谓。
2、用户如何分配这些存储器资源，即关于资源分配情况的声明。用户根据自己的需要，结合芯片的要求，把各种数据分配到适当种类、适当特点、适当长度的存储器区域，这是编写 CMD文件的重点。

用户编写完自己的程序以后，要经过开发环境（编译器）的安排和解释（即编译） ，转换为芯片可以识别的机器码，最后下载到芯片中运行。CMD 文件就是在编译源程序、生成机器码的过程中，发挥作用的，它作为用户的命令或要求，交给开发环境（编译器）去执行：就这么分配！下面将从这两个方面入手，详细说明如何编写 CMD文件。

三、编写CMD文件之——资源清单

如上文所述，CMD 文件包含两大内容，首先就是存储器的资源清单，或者说，系统中（电路板上）可用的存储器资源。TI 规定，CMD文件的资源清单用关键字“MEMORY”作为标识，具体内容写在后面的大括号 { } 里面。如下面的形式：

MEMORY
{
PAGE 0: xxx  : org = 0x1234 ,  length = 0x5678  /*This is my house.*/
PAGE 1: aaa  : org = 0x1357 ,  length = 0x2468  /*My home here.*/
}

其中，MEMORY，PAGE n，org，length，包括冒号、等于号、花括号，都是关键字符，必不可少。 PAGE n表示把可用的资源空间再划分成几个大块，最多允许分 256块，从PAGE 0到 PAGE 255。 如果把 MEMORY比作图书馆， PAGE n就是其中的 “社科类” 、 “工程类” 、“外文类”等。大家都习惯于把PAGE 0作为程序空间，把 PAGE 1作为数据空间。如果你很好奇，也可以试试别的数字。凡智能芯片，都离不开这两种“空间” ，大名鼎鼎的冯·诺依曼结构和哈佛结构，都是建立在程序空间和数据空间两种结构的基础上，我们面对的DSP也是如此。只要学习过单片机，就很容易理解。如果你构思出第三种结构，恭喜您，您将与这二位齐名了。

CMD文件中还可以写上注释，用“/*”和“*/”包围起来，但不允许用“//” ，这一点和 C语言不同。 上面的例子，仅仅就是个“例子” ，不针对任何特定的芯片。带注释的语句有两行，每一行都是一项声明，表示在程序空间或数据空间下，再细分更小的块，好比是“社科类”又分了几个书架。比如 xxx : org = 0x1234 , length = 0x5678 表示在程序空间 PAGE 0里面，划分出一个命名为 xxx的小块空间，起始地址从存储单元0x1234 开始， 总长度为 0x5678 个存储单元， 地址和长度通常都以十六进制数表示。 所以，xxx空间的实际地址范围从 0x1234开始，到 0x1234 + 0x5678 – 1 = 0x68AB 结束（起始地址加长度再减一） ，这一段连续的存储区域，就属于xxx小块了。上面的例子中，PAGE 0和 PGAE 1各包含了只有一个“小块” ，用户可以根据自己的情况，按照同样的格式任意增加。在支持多个CMD文件的开发环境里，某个或某几个 CMD文件中， “小块”的数量可以为 0，也就是说，关键字 PAGE 0或 PAGE 1下面，可以是空白的。但不允许所有的CMD 文件的同一空间都是空白。另外，没有资料提到过“小块”数量上限的限制，需要去查阅文档或咨询TI 公司。 很多关键字，还允许有别的写法，比如“org”可以写为“o” ，“length”可以写为“len” 。这些规定和其他细节，可以去查阅 TI 的 pdf 文档，一般叫做“xxxxx Assembly Language Tools User's Guide.pdf” ，汇编语言工具指南，xxxxx是芯片的型号或系列。但这个文档不适合初学者。实践证明，至少对于 C2000 系列的 2407 和 2812 而言，存储单元的单位是“字word” ，即 16bit。但 TI 的文档却说是“字节byte” ，应当是 TI 写错了。

要特别注意以下几点：

1、必须在DSP芯片的空间分配的架构体系以内，分配所有的存储器。这里举两个例子：
a、对于 2407，程序空间和数据空间都是从地址 0x0000 到 0xFFFF，最大数值是四个 F，共 64K 字范围。所以，2407 的 CMD文件中不能出现五位数的地址，也不允许任何一个小块空间的地址范围覆盖到 64K 以外的区域，因为2407根本就无法控制这些区域，或者说不能访问、无法寻址。要注意，起始地址和长度不要算错了。2812也有同样的问题。
b、2407的数据空间里，0x0100~0x01FF 和其他几块区域，是 TI 声明的保留空间（Reserved 或 illegal） ，也是芯片无法访问的，分配资源的时候不能涉及到这些区域。同样地，2812的程序空间和数据空间，都有大片的保留区域，不能使用。

2、每个小块的空间，必须是一片连续的区域。因为，编译器在使用这块区域的时候，默认它是连续的，而且每个存储单元都是可用的。

3、同一空间下面，任何两个小块之间，不能有任何的相互覆盖和重叠。 在外扩存储器时， 要保证片外的存储空间之间， 特别是片外与片内的存储空间之间，不要发生冲突。有些空间，已经被 DSP 芯片的内部存储器占用了，用户是不可更改的，或只能通过模式配置，在一定范围内改动，用户自行扩展存储器时，要避开这些地方。

4、用户所声明的空间划分情况，必须与用户电路板的实际情况相符合！ 对于用户自制的电路板，这是很容易出错的地方，通常会出现两种错误：
a、在设计硬件电路的时候，通常用 CPLD 作为片外存储器的选通信号，用verilog 或者 VHDL 进行编程；也有用 74 或 4000 系列芯片来搭建的，已经很少了。如果CPLD 逻辑出错，或者逻辑并没有真正写入 CPLD 芯片里面，即使 CMD 文件是正确的，即使编译已经通过，在仿真下载或者烧写的时候，PC机都会报错而无法继续操作。
b、 电路板有虚焊的地方， 主要发生在DSP 芯片的管脚、 电平转换芯片的管脚，及片外存储器的管脚上。这种情况，效果等同于上面所说的CPLD 逻辑错误。更要命的是，补焊一次、两次甚至几次，虚焊仍然存在，这最容易把人搞糊涂了。笔者就经常遇到这样的事情。 出现这些硬件错误时，初学者往往不能正确地对故障作出定位，一会儿认为 CMD文件有问题，一会儿觉得硬件电路有问题，反复地折腾，最后陷入迷茫。这时，一定要保持清醒的头脑：先检查原理设计；再检查硬件电路板，保证逻辑正确，焊接可靠；最后再去检查 CMD文件。

5、一般地，初学者会找一些现成的 CMD 文件来用，一点改动都不敢。其实，胆子可以大一些，改一改，试一试，没什么大不了的。想学会游泳，必须要下水。DSP芯片上的存储器，只要没有被TI 用作专门的用途，用户都可以全权支配。空间的划分，是由用户决定的，可以根据需要，甚至个人的喜好来划分，名称也可以随意起，和C语言的变量名一样。 这里应当举一个 CMD 文件资源声明的例子，但为时过早。资源声明常常与资源分配是密切相关的，笔者把例子放在下一节，与资源分配一起详细说明，效果会好一些。