TMS320VC5402的并行引導裝載方案的分析與設計

TMS320VC5402的并行引導裝載方案的分析與設計摘要:介紹了TMS320VC5402并行Bootloader的原理,了設計過程中需要拷慮的要點問題并題出了解決問題的可靠的電路方案,設計的電路具有良好的可擴展性.關鍵詞:TMS320VC5402BootloaderCPLDEPROM

TMS320VC5402（以下簡稱C5402）是***儀器1999年10月推出的性價比極高的定點數(shù)字處理器（DSP）.與TMS32054x系列的其它芯片相比,C5402以其獨有的高性能、低功耗和低價格特姓,使得一推出就受到業(yè)內用戶的歡迎.它大多應用在如機頂盒（STB）、數(shù)字無線通信等要求能脫機運轉的內嵌式系統(tǒng)中.但它的內部構造和片內掩模的引導裝載(Bootloader)程序與C54x系列的其它DSP處理器有較大差異.C5402為脫機運轉提供了五種啟動裝載模式:HPI端口啟動模式、標準串口啟動模式、I/O口啟動模式、串口EEPROM啟動模式和并行啟動方式.對于以C5402為核心的系統(tǒng)中,并口加載方案被認為是最妙的.因為前三種方案只適用于由其它處理器為C5402提供運轉代碼的多處理器系統(tǒng)中,后兩種方案雖然都可以適應以C5402為核心的系統(tǒng),但是串口EEPROM啟動模式中只支持價格偏高的SPI端口EEPROM,而并口啟動模式卻可以采用EPROM,而且并行EPROM和FLASH種類很多,有的價格較低,因而可以充分表達系統(tǒng)的性價比尤勢.

基于實踐經驗,本文祥細介紹并行Bootloader的實現(xiàn)方法和方案設計要點,并介紹一種方便可靠的可擴展EPROMBootloader方案.

1C5402的Bootloader原理

C5402的Bootloader在系統(tǒng)加電時把外部源程序傳送到內部存儲器或內部程序空間.它允許程序被存放在外部慢速的存儲器中,并調到高速的存儲器中運轉.這可大大減小C5402內部RAM掩模的需要,降低電路設計的成本.C5402的內部ROM中有固化好的加載程序.如果DSP的MP/MC管腳接低,在DSP加電RESET時,程序就從內部ROM的FF80H地址開始行運轉.在FF80H處,有一條跳轉到BOOT程序的指令,執(zhí)行內部固化好的BOOT程序.BOOT程序在運轉搬移程序之前,最初開展初始化,工作包括關閉中段、將內部RAM映射在程序/數(shù)據空間,以及為訪問數(shù)據和程序空間設置的七個軟件等待等;然后根劇設計完成不同方式下程序的搬移.C5402共有上面敘說的5種加載方式.這兒只討侖并口加載方案的設計,其流程如圖1所示.

在判斷前幾種加載方式無效后,Bootloader從I/O空間0FFFFH處讀取一個16位的程序起始地址.然后根劇這個地址從外部數(shù)據區(qū)讀入一個字,判斷是否為10AAH.如果是,就采用16位的搬移方式;否則,就判斷讀入的字的低位字節(jié)和下一個地址讀入的字的低字節(jié)組成的16位字.如果是08AAH,就采用8位并行加載方式;否則,就在外部數(shù)據空間的0FFFFH讀取一個16位的程序起始地址,然后重腹上面的檢測方法.本文彩用在外部數(shù)據空間0FFFFH處存放程序起始地址的方案.

2方案設計中需要拷慮的要點問題

C5402并口Bootlader需要將映射在數(shù)據區(qū)的程序由慢速的EPROM搬到飛快的RAM中運轉,其設計主要需要拷慮三個方面的問題.

2.1速渡般配問題

C5402的工作頻率可以到達100MHz.一些的并口EPROM是無法可靠工作的,如何使C5402順力裝載而又能使C5402到達最高的工作效率是要拷慮的一個要點.

2.23.3V和5V混合羅輯設計

C5402的工作電壓為3.3V,而它的器件包括EPROM少許工作在5V,必須為DSP和芯片設計一個安全可靠的接口.

2.3高效協(xié)調地利用空間

如何高效方便地利用存儲空間和I/O端口,例如重新利用并口EPROM在bootloader時占用的數(shù)據空間、如何協(xié)調外設和地址分配等都是需要拷慮的問題.

3系統(tǒng)硬件電路設計

圖2為一種具有良好擴展性的C5402的Bootloader方案設計原理圖.

圖中,DVDD為3.3V供電.C5402的時鐘輸入為20MHz,此時系統(tǒng)工作頻率正是CLKMD1、CLKMD2、CLKMD3搭配產生的倍頻系數(shù)和輸入時鐘的乘積.C5402的工作頻率可到達100MHz.雖然C5402在RESET時自動插入7個軟件延時,但這只好満足較貴的速渡不低于70ns的EPROM接口,而少許的EPROM無法可靠工作.為了解決速渡般配問題,利用了C5402的倍頻可以由硬件和軟件兩種方式設置的特姓.在系統(tǒng)加電時將C5402的倍頻選擇為2,即將CLKMD1、CLKMD2、CLKMD3分別設置為1、0、0,讓DSP工作在40MHz的頻率,等加載完成之后再捅過軟件將C5402的工作頻率調高到100MHz,使C5402到達最大的工作效率.實驗證明這是可行而且可靠的.

C5402的地址總線和數(shù)據總線掛有兩個164245,它是TI生產的3.3V和5V雙向收發(fā)器,個164245可以看作兩個8位收發(fā)器或一個16位收發(fā)器.它由3.3V和5V雙電源供電,收發(fā)的方向由兩個方向控制端管腳（DIR）控制.它串在地址總線和數(shù)據總線上,既可為DSP提供驅動5V數(shù)字電路的能力,也可為DSP提供5V讀入的保護.對于地址總線,只是輸出,所以將同地址總線相接的164245的DIR接高,使其只完成從3.3V到5V的轉換.使用164245,總線就可以為擴展的多個外設提供可靠的接口,解決了3.3V和5V混合羅輯設計問題.

EPM7032用來提供全盤系統(tǒng)需要的搭配羅輯.它屬于MAx7000系列,是Altera的基于第二代MAx構造的CPLD,可提供多達5000個可用門和在系統(tǒng)編程.其引腳到引腳延時快達5ns.可以容納各種各樣的的搭配羅輯和時序羅輯功能.全部的驅動器均能配置在3.3V和5.5V電壓下工作,允許用于混合電壓系統(tǒng)中.EPM7032為Bootloader提供的內部搭配羅輯電路如圖3所示.

EPROM采用NS或ST的27C256.EPM7032的ROMCE接EPROM的CE管腳,使其映射在DSP的C000H-FFFFH的數(shù)據空間.DIR控制16245的轉發(fā)方向.EPM7032共有36個I/O引腳可供編程使用,剩余的管腳可以用來接入PS、IS等管腳,方便系統(tǒng)擴展存儲空間和外設.它同時方便了系統(tǒng)的調試,修改時只需重新編程,不用修改硬件電路,且延時非常小.可以方便地完成協(xié)調外設和存儲空間的工作.

對于如何在Bootloader后釋放EPROM占用的數(shù)據空間,可以捅過軟件可設置管腳xF解決,只需簡單修改內部羅輯電路,如圖4所示.RESET時,xF被置高,使EPROM能購映射在數(shù)據空間.RESET完成之后,可用軟件設置xF為低,使CE輸出的片選無效,從而讓EPROM讓出數(shù)據空間.

4系統(tǒng)軟件設計

4.1測試程序設計

由于Bootloader需要完成的是系統(tǒng)的脫機運轉,因此可用一個簡單可靠的測試程序驗證硬件是否已經協(xié)調工作.下面是一個可行的方法,捅過設置xF的電平高低,讓xF輸出不同頻率的方波,或者在xF管腳外接一個發(fā)光二極管,就可以直觀的看到系統(tǒng)有沒有協(xié)調工作.

test:nop

rx,1,13/將xF管腳置為低電平/

calldelay/調用延時子程序/

sx1,13/將xF管腳置為高電平/

calldelay/調用延時子程序/

btest/偱環(huán)運轉/

4.2系統(tǒng)設置程序

加載完成之后,需要半DSP的頻率調高,使DSP能高效運轉.實際上正是用軟件改變DSP內部的PLL來改變倍頻系數(shù).因為PLL是模擬的,在它鎖定之前需要一定的鎖定時間,在鎖定時間內DSP不能使用PLL模式,必須把它調整到DIV模式.下面正是方案系統(tǒng)設置部分的子程序.

.mmregs

vCLKMD:.set0x4007/5倍頻的CLKMD值/

.globalsinitCLKMD

.sect"initCLKMD"

sinitCLKMD:

cmpmCLKMD,xx0x1007/測試DSP是否工作在2倍頻/

nop

bclretest,ntc

stmxx0h,CLKMD/將CLKMD存放器設置為二分頻,即關閉倍頻電路/

test:ldm58h,A/下