C2000上电引导模式解析

只看该作者 · 2020-10-22 07:53

在使用C2000的时候，经常遇到工程师说芯片仿真能够运行，但是单机跑却不能跑起来；或者在调试时，复位芯片 > run，发现程序不能跑起来。这其中的原因主要是没有了解C2000的引导模式设置。另外当我们想通过其他方式去引导芯片启动的时候，往往也需要清楚知道C2000的引导是怎么设置的。因此，在这里跟大家分享一下我对C2000引导模式的理解，希望对各位理解芯片从上电到跑到main这一段芯片运行情况有所帮助。
以C2000 Piccolo系列的引导模式为例，delfino稍微有点区别，concerto系列的引导则更复杂。但理解了Piccolo的引导原理对我们理解后面两个系列的芯片有非常大的帮助。
1.首先我们根据图1来看一下芯片上电后的代码执行流程，当芯片在接收到一个复位信号后，会到0x3FFFC0去复位向量，该复位向量跳到BootROM 0x3FF75C中去执行bootloader的程序，这里主要有initboot, 和SelectBootMode, 以及一些外设引导的函数。SeleteBootMode根据芯片的硬件或软件设置来判断芯片该去哪里寻找程序入口，直接目的是如何找到main，然后执行应用程序。

图1. 芯片的复位流程图
我们最常用到的主要有两种引导模式:
一种是boot to RAM，即跳到0x000000的RAM中，去开始执行指令，主要针对程序加载在RAM的仿真模式；另外一种是boot to Flash，则跳到0x3F7FF6中去开始执行代码。
相应的，程序会这两个入口地址0x000000, 0x3F7FF6放一条跳转指令，在codestart.asm源文件中，原因是在Flash的入口地址处只有两个单元的空间，后面是CSM模块，所以需要跳转；而在RAM中之所以也需要跳转，主要是因为在跳转到main之前，需要执行一小段代码_c_int00，该代码会使用0x000003之后的一段RAM，如果代码放在那里，在执行_c_int00之后会损坏代码。
另外就是一些外设引导模式，如SCI引导以及SPI引导等，像我们常使用的C2PROG软件就支持SCI引导，然后通过串口下载程序。
2. 那么芯片的SelectBootMode函数是如何来判断芯片的引导模式（boot mode）呢?
从图2中我们可以看到，首先会判断芯片是否连接仿真器，根据TRST引脚的状态来判断。
如果是仿真器连接，则进入仿真引导（Emulation Boot）,这时候芯片的引导主要是靠2个RAM的单元来判断，即EMU_BMODE和EMU_KEY，地址是0xD01和0xD00，所以我们在连接仿真器后，可以首先修改这两个EMU_BMODE和EMU_KEY来设置引导模式；
如果没有连接仿真器，则进入单机跑模式（stand alone）, 这时候芯片的引导主要靠GPIO34和GPIO37的状态，以及两个OTP存储单元的值来判断。不过我们经常没有使用OTP这两个单元，用GPIO的状态就已经够了。

图2. 两种状态下的引导模式
3. 仿真器连接时的引导模式配置

当带仿真器的时候，芯片会根据EMU_BMODE和EMU_KEY这两个单元的值来判断引导模式，比如我们带仿真器最常用的就是引导到RAM，即需要设置EMU_KEY = 0X55AA， EMU_BMODE = 0X000A。当我们在仿真的时候，程序load到Flash的时候，就需要设置EMU_KEY = 0X55AA， EMU_BMODE = 0X000B，如果EMU_BMODE = 0x0003的话，由于我们没有对OTP单元进行操作，即OTP的值为0xFFFF，所以这种情况下也是boot to flash。
在带仿真器跑程序的时候，我们发现即使我们不配置引导模式，程序也能够跑到main，这主要是因为CCS的功能，在程序load到芯片的时候，或是reset > restart，CCS会自动屏蔽bootloader的过程，自动跳到main函数入口。如果我们只选择reset CPU，则需要配置引导模式，即对0x0d01, 0x0d00这两个单元在memory window进行写相应的值，或是在script的菜单中选择引导模式，程序才能够跑到main中。
4. 单机跑是引导模式配置

单机跑的时候，我们最常用的是跑到Flash中，这时候则需要配置GPIO34和GPIO37的引脚为高电平，由于Piccolo系列芯片这几个引导都有上电默认内部上拉使能，所以即使不用加上拉电阻也可以。这时候的引导模式是GetMode，由于我们没有去配置OTP两个单元，所以这两个单元默认为0xFFFF，所以芯片的引导模式最终为boot to Flash。
5. 其他外设的引导模式
从上面这几张图中可以看到还有许多外设引导的功能，以SCI引导为例，带仿真器和单机跑的时候，都要配置相应的存储单元以及GPIO口状态，使之配置为SCI boot mode。然后芯片会SCI boot 函数，准备接收串口的代码，上位机要根据SCI boot的通信协议，生成SCI boot的数据流格式，将数据通过串口发送给芯片，芯片的bootloader会接收该代码，接收完后会根据该数据流中的起始运行地址去开始执行从SCI下载的代码。