TMS320C6455 DSP基于外部FLASH自动加载的设计

摘要 为实现数字信号处理器的加栽，介绍了TMS320C6455的各种加载模式，尤其是对外部ROM的引导方式，以及一种无需数据转换即可通过数据加载将用户程序写入Flash的方法。以TMS320C6455为例，同时结合LED灯闪烁实例验证自动加载的可行性。

数字信号处理器(DSP)在数字信号处理中有着广泛的应用，尤其是与FPGA结合的设计，增加了应用的灵活性和可升级性，能够充分发挥其信号处理的优越性。在设计以DSP为处理器的信号处理模块时，DSP的加载方式是必须考虑的问题。本文将以TMS320C6455为例来研究DSP的自动加载。

TMS320C6455是TI推出的一款较为高端的定点型数字信号处理器。TMS320C6455的时钟频率为1.2 GHz，16位定点处理能力为9 600MMAC /s，采用了Serial Rapid IO接口技术，这些特点决定了TMS320C6455在通信、图像处理、雷达等领域得到广泛应用。

1 TMS320C6455加载模式

C6000系类DSP的主要加载方式包括无引导模式、主机引导模式和EMIF总线引导模式3种。3种加载模式各有其优越点：无引导模式仅限于存储器0地址不是必须映射到RAM空间的器件，否则在RAM空间的初始化之前CPU会读取无效代码而导致错误;主机引导模式则要求必须有一部外部主机控制DSP的初始化，这增加了系统的复杂度和成本，在设计中较少采用。EMIF引导方式DSP与外部ROM的接口较为自由，但需要二次加载。TMS320C6455在以上加载方式的基础上还有主I2C、从I2C和SRIO引导方式。本文主要讨论易于实现的EMIF加载方式。

DSP的内部ROM空间有限，不能将所有的用户代码存储到内部ROM中。因此需要通过二次搬移完成用户程序的加载。TMS320C6455的地址空间0x100000～0x107FFF间集成了32 kB的内部ROM，Bootloader是其中的一段引导代码，作用是在DSP上电时，DSP将一段存储在外部ROM的用户代码(长度为1 kB)搬移到内部的RAM单元中执行。这种自动加载技术不仅利用了本身有限的ROM资源，而且充分发挥了DSP内部资源的利用率。

2 外部ROM引导

在外部ROM引导模式下，对TMS320C6455而言，CPU上电后将自动从CE3空间拷贝1 kB到CPU的内部RAM并且运行。对于大多数的应用程序，1 kB大小的代码量无法满足系统的要求，如果将代码放在外部Flash中运行，则又浪费了DSP的高速性能。因此，当用户代码长度>1 kB时，需要使用Bootloader进行二次加载。Bootloader程序是一个“搬移数据”的程序，主要功能是将用户程序从CE3的其他空间搬移到内部RAM供CPU运行。DSP的二次加载程序的加载过程如图1所示。

DSP的CPU复位阶段，程序指针自动指向Bootloader，这个程序将CE3空间的1 kB(对应外部Flash中二次加载代码)搬移到CPU的内部RAM中;CPU退出复位后正常启动，运行二次加载程序，将用户程序的部分拷贝到RAM中，完成数据的搬移后跳转到_c_int00处，初始化C运行环境;待C运行环境初始化完成后，指针跳转到main()函数处。

3 用户程序的烧写和存储区域分配

文中重点介绍直接利用CCS开发工具将用户程序编译连接的.out文件，通过JTAG仿真器下载到DSP内部的RAM中，只要不运行程序，此时RAM中存储的程序就是.out文件对应的二进制格式存储的机器码，将其另存为.dat文件格式，则直接可以通过在线烧写的方法完成Flash的烧写。一定要修改工程文件中的原链接器，命令文件中存储空间的划分和COFF段属性的设置，避免烧写程序的存储空间与用户程序相冲突，并在两个程序中留有一定的间隔用于保护程序的相互独立性。

4 二次加载程序的编写

TMS320C6455片内的Boofloader自动载入CE3空间的前1 kB空间，在实际应用中，DSP的应用程序一般1 kB，因此需要加入二次引导代码。其实现的功能是将用户程序的剩余部分拷贝到RAM中。程序运行的步骤为：(1)根据复制表中各段的加载和运行地址等信息，对变量进行初始化。(2)根据信息将代码从Flash搬移到RAM的相应位置。(3)将程序的指针跳转到C程序入口函数_c_int00处。

5 Flash的烧写

Flash的烧写以一个GPIO口的LED闪烁的程序为例。设计采用的Flash型号为S29GL512N，其接法如图2所示。

调试步骤为：(1)通过JTAG口将编译生成的.out文件下载到DSP内部的RAM中，不运行，将RAM中的数据保存成.dat文件(注意保存的长度应该不小于用户程序的长度)。(2)进行Flash的擦除，采用整体擦除，擦除结束后采用循环检测DQ7引脚是否置1，置1代表完全擦除。(3)进行Flash的烧写，将上面保存的.dat文件Load到DSP的CE2地址段(注意修改起始地址和长度)，编写程序，从CE2的地址读取数址位(注意写入长度不能小于.dat数据的长度)，完成Flash的烧写。(4)重新通电，LED闪烁，表面DSP完成外部ROM加载，实现DSP的自启动。

6 结束语

DSP广泛应用于各种数字信息产品中，对于其加载模式的要求也越来越高，通过Flash存储器加载DSP的方法是实际应用中有效而简单的方法。本文介绍了TMS320C6455从外部ROM加载的模式，给出了硬件连接方式和软件的核心代码，通过实验验证其运行良好。