DSP器件的现场可编程技术

DSP问世以来,以其强大的功能、合理的价格已经被设计者广泛应用。但不同于FPGA器件的是,DSP并不是为现场可编程而开发的,因此,在嵌入了DSP器件的产品中,如果需要对产品性能进行升级而需要升级程序时,往往会由于现场可编程能力缺乏,而给用户造成麻烦。本文以TI公司的54系列DSP为例,通过对DSP开发过程的分析和代码生成机理的深入研究,找到了一种对DSP器件进行现场编程的方法。

1 54x DSP的开发

    CCS集成开发环境是TI公司针对其全系列DSP开发的仿真编译器,可开发目前TI公司几乎所有类型的DSP芯片。在CCS集成开发环境下,54x DSP的开发一般分为以下几个步骤：程序编写、程序编译、COFF文件生成、仿真运行、HEX文件生成、程序存储器烧写和上机运行等,具体流程如图1所示。

    在源程序正确的情况下,可编译生成COFF(common()bject File Format)文件,其后缀为.out,可用于进行硬件仿真运行,但不能直接作为程序烧写。如果要将程序写入DSP的外部程序存储器,首先要根据.out文件生成HEX文件。

    HEX文件的生成需要调用专用的生成程序HEX500,在WIN32环境下执行HEX500*．cmd命令,生成需要的*．hex文件。按照命令文件*．cmd中的选项,可设置存储器的类型、位数、起始地址,程序的人口地址、引导方式和hex文件的格式等。下面是一段用串口对8位串行EOPROM进行引导的命令文件的例子。

123．out ／*输入文件名*／
-i ／*INTEL格式*／
-map 123．mxp
-o 123．hex ／*输出文件名*／
-memwidth 8 ／*8位存储器*／
-romwidth 8 ／*输出文件为字节*／
-bcrotorg 0x0000 ／*外部存储器开始地址*／
-bootorg serial ／*串口装载*／
-e_main ／*主程序人口*／
SECTI()NS
{.text;boot
} ／*整个程序作为一段引导*／

2 HEX文件

    CCS的编译器和链接器生成COFF目标文件。COFF目标文件是二进制格式,有利于模块化编程和更高效的程序片断和目标系统存储器管理。但是大多数的编程器不接受COFF文件。可以用HEX转化程序将其转换为以下5种标准的ASCII十六进制格式：
    ◇ASCII-HEX,支持16位地址}
    ◇扩展的TeKtronix;
    ◇Intel MCS-86;
    ◇Motorola-s,支持16位、24位、32位地址;
    ◇TI Tagged,支持16位地址。

    仍然用前面的例子,命令文件生成的HEX文件片断如图2所示(用UltraEdit-32打开)。

    在命令文件中,也可以根据具体应用情况的不同规定不同的参数,例如,当使用并行存储器作为程序存储器时,则引导装载命令就要改为parallel。具体参数设置见参考文献[1]。

3 硬件编程接口

    为仿真调试的方便,54x DSP器件都具有仿真编程用的JTAG接口,其引脚定义如图3所示。

    通过JTAG口,可以与DSP建立通信联系,并通过特定的程序,控制DSP的内部单元,让DSP执行预定的操作.这是DSP实现现场可编程的硬件基础,如图4所示。

4 现场可编程的实现方法

    由于DSP的程序一般存储在外部存储器之中,因此,现场可编程的实现就

是要将新程序通过DSP写入存储器。在以前,由于存储器的烧写电压普遍高于其工作电压,只能通过编程器烧写.随着技术的发展,现在许多E2PROM、Flash存储器等都可进行电擦写,擦写电压和工作电压一致,因此完全可以进行工作电压下的编程。

    对DSP进行现场编程,需要用到的器材有计算机和DSP仿真器;需要用到的软件有CCS集成开发平台、UltraEdit-32程序和DSP现场编程程序。具体操作步骤如下：
    ①在CCS集成开发环境下,将程序编译完成,并在目标板上运行通过。
    ②打开程序存储器窗口,根据程序的起始、结束地址,将整个程序代码存储为一个数据文件(dat文件)。
    ③生成hex文件。
    ④用UltraEdit-32程序打开hex文件,找出程序人口值和程序长度值以及程序开始地址值.
    ⑤调入烧写程序,并装载入系统芯片.
    ⑥将程序入口值、程序长度值、程序开始地址值填人现场编程程序中并编译通过。
    ⑦将存储的程序代码调入数据空间的适当位置(存放位置自定)。
    ⑧运行现场编程程序,通过DSP将代码写入外部程序存储器。
    以上步骤仅在编程开始时进行,一旦编程开始,就可以连续对多个器件现场编程。

    DSP现场编程程序的编制也很简单。下面的参考程序是根据前面的命令文件参数编写的,并经仿真验证通过。设定Mc·BSP2口以SPI方式引导串行E2PROM。
．text
…… ;McBSP2口SPI初始化,主动方式
STM #1000H,ARl;从1000H开始10个字为程序
;代码前的数据
ST #08AAH,* ARl+ ;引导头
ST #0018H,* ARl+
ST #O003H,* ARl+
ST #0800H,* ARl+
ST #D010H,* ARl+ ;不重要
ST #000lH,* ARl+
ST #0C428H,* ARl+ ;主程序人口为1C428H
ST #2340H,* ARl+ ;程序代码总字数2340H
ST #000lH,* ARI+
ST #0C000H,* ARl+;程序开始地址1C000H
STM #(1000H+0AH+2340H),ARl
ST #O,* ARl;最后放结束标志#0000H
STM #O,ADDRESS ;地址寄存器清零
STM #1000H,AR2 ;程序代码开始地址
STM #(0AH+2340H+1),BRC
RPTB LOOP ;写循环
LDM ADDRESS,A
SFTL A,-8
AND #OOFFH,A
OR #0200H,A
STLM A,AR3 ;写指令+地址高位
LDM ADDRESS,A
SFTL A,8
AND #OFF00H,A
LD * AR2,B

SFTL B．-8
AND #0FFH,B
ADD B．A
STLM A,AR4 ;地址低位+数据字节
LDM ADDRESS．A
ADD #1．A
STLM A,ADDRESS ;E2PROM地址+1
CALL WRITE ;写E2PROM子程序
LDM ADDRESS,A
SFTL A,-8
AND #00FFH,A
OR #0200H,A
STLM A,AR3 ;写指令+地址高位
LDM ADDRESS,A
SFTL A,8
AND #0FFOOH,A
LD *AR2+．B;程序代码地址+1
AND #0FFH,B
ADD B．A
STLM A,AR4 ;地址低位+数据字节
LDM ADDRESS,A
ADD #1,A
STLM A,ADDRESS ;EOPROM地址+1
CALL WRITE;写EOPROM子程序
LOOP：NOP
．end

结 语

    本文介绍的DSP现场可编程方法,经实际应用效果良好,其方便灵活的特点增强了现场处理问题的能力。由于其完全由软件实现,因此这种方法同样也适用于其他品牌的DSP产品。