微处理器的二次引导加载方案

作者：时间：2011-09-08来源：网络收藏

引言

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/150252.htm

　　在嵌入式系统中，微处理器的运行程序通常保存在其内部或外部非易失性存储器(如EPROM、EEPROM或Flash)中。对中低速的微处理器来说，系统运行时程序可直接从非易失性存储器读取并解释执行;对高速微处理器来说，非易失性存储器的读取速度较低，不能满足系统运行时程序代码直接读取的要求，需采用引导加载(Boot-load)方式将程序代码从低速非易失性存储器中加载到高速的存储器(如SRAM或DRAM)中，系统运行时直接从高速存储器中读取程序代码，实现系统的高速运行。微处理器用一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处理器与传统的中央处理器相比，具有体积小，重量轻和容易模块化等优点。微处理器的基本组成部分有：寄存器堆、运算器、时序控制电路，以及数据和地址总线。微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。

　　1 DSP上电加载分析

　　TMS320VC5509(简称“5509”)是TI公司的一款高性能、低功耗的定点数字信号处理芯片。5509片内具有128K字高速静态RAM，内部只读ROM中固化了引导加载程序(Bootloader)。5509引导表格式如图1所示。

　　从引导表的格式可以看出，引导加载程序首先读入双字程序入口地址，然后读入需要修改的寄存器数，接着是寄存器地址以及赋值，再读入段字节数、段起始地址以及段内容，引导表以读入双字的O值为结束，读完引导表后跳转到加载程序入口执行。

　　下面分别针对固化引导程序中的并行加载方式(16位)以及串行加载方式(16位SPI接口EEPROM)，来分析DSP上电加载可能遇到的问题。

　　对16位并行加载方式，默认从片外扩展地址0x200000(5509对应片选引脚输出为CEl)开始读入引导表，由于TQFP封装的5509内部24根地址线只引出了14根，因此并行加载方式只能寻址外部214=16K字存储空间，对超过16K字长的引导表，引导程序无法加载。

　　对16位SPI接口的EEPROM串行加载方式，5509默认利用其同步串口0(McBSP0)来模拟SPI接口，引导程序固定收发时钟为DSP时钟频率的244分频。由于引导加载过程中，5509时钟频率等于外部晶振频率，因此对于24MHz时钟频率，加载频率约为100kHz，对于一段仅10K字长的引导程序，完成加载需要244×lO×103×16/24×106≈1.63s。

　　针对以上两种加载方式存在的问题，提出了利用二次引导加载方式来解决的办法。

　　二次引导加载是采用引导加载的原理，在上电复位时，DSP内部固化的引导程序将一个自编的引导程序加载到片内，然后通过二次引导加载程序将最终需要执行的程序加载到DSP中，从而实现更加灵活的程序加载。

　　2 并行方式下的二次加载设计

　　针对16位并行加载方式中存在的加载程序容量有限的问题，并行二次加载方案中利用DSP的GPIO口来扩展地址线，解决大于16K字程序的加载问题。这里使用两片铁电存储器FM18L08(32K×8位)作为32K字外扩程序存储器，55509地址线A[l3：1]与铁电存储器地址线A[12：0]相连，扩展5509的通用I/O口GPIO[7：6]，用作高位地址线与铁电存储器地址线A[14：1 3]相连。在二次引导加载程序中，利用软件控制GPIO[7：6]输出高低电平，来达到控制高位地址线的目的，电路如图2所示。General Purpose Input Output (通用输入/输出)简称为GPIO，或总线扩展器，利用工业标准I2C、SMBus?或SPI?接口简化了I/O口的扩展。当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口，或当系统需要采用远端串行通信或控制时，GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。每个GPIO端口可通过软件分别配置成输入或输出。Maxim的GPIO产品线包括8端口至28端口的GPIO，提供推挽式输出或漏极开路输出。提供微型3mm x 3mm QFN封装。