ADSP218x从FLASH引导方式分析

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ADSP218x从FLASH引导方式分析

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ADSP218x从FLASH引导方式分析

作者：61IC 文章来源：本站原创点击数：更新时间：2007-1-16

摘    要：
ADSP218x系列16位定点DSP引导方式分析,主要介绍加电复位时通过外挂的FLASH存储器加载。FLASH存储器在线编程技术及基本指令，结合ADSP218x详细说明了如何在VISUALDSP++集成开发环境下，将用户代码烧入外挂的FLASH存储器中，并实现DSP加电复位后的用户程序的自动引导。

1.    背景
1.1    DSP和FLASH的连接
     ADSP218x与FLASH存储器的典型连接如下图所示。

其中DSP型号为ADSP2189M，
          FLASH型号为AT49BV040,

    FLASH的CE,OE,WE分别与AD2189M的BMS,RD,WR相连，其中BMS表示片选信号，WR为写信号，RD为读信号。另外FLASH的地址线和数据线也分别与DSP连接好。
在该设计中，FLASH作为DSP的字节存储器使用，DSP只能通过BDMA（Byte DMA）方式访问FLASH。

DSP可以选择多种方式在上电时引导启动，我们采用了从外挂EPROM引导程序的方式进行自启动。当DSP的管脚MODE A,B,C,D设置为如下组合,DSP上电时采用BDMA方式引导：
模式A    模式B    模式C    模式D    引导方式
0    0    0    任意    使用BDMA方式从字节存储空间加载前32个字到DSP片内的程序存储器中。

1.2    FLASH存储器介绍
FLASH与RAM一样可反复读写，但不同的是，对FLASH进行写操作前必须将FLASH的内容全部擦除。对FLASH的操作需遵循一定的时序，AT49BV040系列FLASH存储器的具体控制字内容如下：

主要时序说明：
1）    Read：从FLASH读数据，不需进行任何时序设置。
2）    Chip Erase：FLASH擦除，经过6个CYCLE的编程，向FLASH的某些特定地址写特定值，完成对整个FLASH的擦除。
3）    Byte Program：字节编程，经过4个CYCLES的编程，可完成对FLASH一个字节的写操作。
4）    Boot Block Lockout：锁存FLASH的低16K字节空间。即使以后FLASH收到擦除指令，最低的16K字节空间仍保留，只能使用一次，慎用。
5）    Product ID Entry：测试FLASH的低16K字节空间是否被锁存。
1.3    BDMA方式
FLASH作为DSP的字节存储空间与ADSP2189M连接好后，DSP只能通过BDMA方式访问FLASH。
BDMA：Byte Direct Memory Access，字节存储器DMA。
完成一次BDMA传送需对4个存储器映像寄存器进行设置，分别是BIAD,BEAD,BDMA Control和BWCOUNT。
具体如下：

映射地址    名称    包含内容及作用
Dm(0x3fe1)    BDMA Internal address (BIAD)    BDMA内部地址寄存器，14位有效，与BMOVLAY（4位）组合最高可访问256K内部PM,DM空间
Dm(0x3fe2)    BDMA External  address(BEAD)    BDMA外部地址寄存器，14位有效，与BMPAGE（8位）组合最高可访问4M外部BM空间
Dm(0x3fe3)    BDMA Control    BDMA控制寄存器，包括BTYPE,BDIR,BCR,BMPAGE,BMOVLAY。
Dm(0x3fe4)    BDMA Word Count(BWCOUNT)    BDMA传送字数，一旦给BWCOUNT赋非零值，即启动BDMA

2.    一个简单的例子
我们通过一个简单的例子说明如何在VISUAL DSP++集成开发环境中将自己编写的程序写入到FLASH里，使DSP复位后能自启动。
2.1    编写测试IRQE中断的小程序
新建一个工程，取名为IRQETEST.DPJ。
然后编写一个测试DSP IRQE中断的小程序IRQETEST.ASM，如下：
.section/pm IVreset;                    /*------Interrupt vector table------*/
jump start;nop;nop;nop;             /* 0x0000: Reset vector*/
.section/pm IVirqe;
    jump resp_irqe; nop; nop; nop;        /* 0x0018: IRQE*/
.section/pm program;
start:    ena ints;
        imask = 0x11;
looping:  nop;
jump looping;
resp_irqe:
        toggle fl1;
        rti;

该程序主要功能是：当DSP收到IRQE中断时，就改变FL1的当前状态。我们在目标板上将FL1与LED相连，通过板上的按钮产生IRQE中断。
在IRQETEST工程中加入2189.LDF，编译后得到IRQETEST.DXE文件。

在VISUAL DSP++集成环境中，选择工程属性，改变Type为loader/spilitter file，在load中选择Format为Intel Hex类型，如下所示：

重新编译后，得到IRQETEST.BNM文件。BNM文件为EPROM的镜像文件，可以通过VISUALDSP的Simulatoràload erpom来导入BNM文件，仿真DSP加电复位的情况。

2.2    BNM文件格式
当218x的MMAP和BMODE都保持为低，复位后用BDMA引导。BDMA接口进行以下引导初始化：
l    BWCOUNT置为32。
l    BDIR,BMPAGE,BEAD,BIAD和BTYPE置为0。
l    BCR置为1。
l    BMWAIT置为7。
该引到初始化将BDMA接口置为：从字节存储器装载32个字，源地址是字节存储器第0页第0字节，目的地址是内部程序存储器地址0，采用24位程序存储器字格式；BDMA上下文复位BCR置1，程序在BDMA传送期间禁止执行，在传送完成后从地址PM（0x0000）处开始执行。

采用BDMA方式引导，VISUAL DSP++会在BNM文件里在原来的程序前面自动加上两段引导程序，称之为Preloader和Page loader。

Preloader
当DSP复位时，就从上图所示的EPROM中装入前32个程序字，即Preloader部分。该部分代码如下：
ax0 = 0x0060； dm(3fe2) = ax0
ax0 = 0x0020； dm(3fe1) = ax0
ax0 = 0x0000； dm(3fe3) = ax0
ax0 = 0x0087； dm(3fe4) = ax0
ifc = 0x0008；
nop
imask = 0x0008
idle
jump 20
   该Preloader的作用是启动另外一次DMA：从BM装载135个字，源地址是字节存储器第0页第0x60字节，目的地址是内部PM地址0x20，然后跳到PM的0x20地址开始执行。实际上就是将EPROM中的page loader装载到PM中，然后执行page loader。

    Page Loader
     页装载程序的作用是启动多次BDMA(最多15次)，从外部字节存储器中以8K一个页为单位装载用户指令或数据到DSP内部存储器的PM，DM中。
Page loader一共有135条指令，由于启动一次BDMA需要9条指令，因此Page loader一共可启动15次BDMA。ADSP218X系列中2188N内部存储空间最大，固定的PM,DM各一页，PM重叠存储区5页，DM重叠存储区6页，共计13页内部存储空间。Pageloader提供的15次BDMA足够初始化DSP所有的内部存储空间。
Page loader中的BDMA顺序执行，当执行完最后一次BDMA后，DSP指针会跳到PM的0x0000地址开始执行。
以下是IRQETEST的Page loader，由于程序很小，一次BDMA就可以完成。
ax0 = 0x01f5； dm(3fe2) = ax0
ax0 = 0x0000； dm(3fe1) = ax0
ax0 = 0x0008； dm(3fe3) = ax0
ax0 = 0x0036； dm(3fe4) = ax0
idle
Application Data
用户编写的程序，就是前面所编写的IRQETEST.ASM的内容。

下面是用任一文本编辑器打开IRQETEST.BNM所显示的内容：
:020000020000FC
:2000000040060093FE2040020093FE1040000093FE3040087093FE403C008C0000003C0078
:200020008302800018020F0000000000000000000000000000000000000000000000000092
:2000400000000000000000000000000000000000000000000A001F00000000000000000077
:20006000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000080
:20008000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000060
:2000A000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000040
:2000C000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000020
:2000E000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
:200100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000DF
:20012000000000000000000000000000000000000000000000000000401F5093FE2040001F
:200140000093FE1040008093FE3040045093FE400280000000000000000000000000000096
:2001600000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000007F
:2001800000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000005F
:2001A00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003F
:2001C00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001F
:2001E00000000000000000000000000000000000000000000018030F0000000000000000D5
:2002000000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFD
:20022000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF1803BF01
:20024000000000000000000000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFB5
:20026000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF9E
:20028000FFFFFFFFFF0400603C01133C01044000104000140000003C008C00000002800080
:2002A00000000018037F00000000000040001123C10F0D004A2AE0AA02030002020100004B
:2002C000000A001FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF11
:00000001FF

可以大概看到上面的机器代码分成了三部分，即preloader,page loader和application data。
固定的Preloader汇编代码和机器码对应如下：
/* standard preloader (32 instructions)          address opcodes */
ax0 = 0x0060; dm(0x3fe2) = ax0; /* BEAD */     /* 0x0000: 400600 93FE20 */
ax0 = 0x0020; dm(0x3fe1) = ax0; /* BIAD */     /* 0x0002: 400200 93FE10 */
ax0 = 0x0000; dm(0x3fe3) = ax0; /* CTRL */     /* 0x0004: 400000 93FE30 */
ax0 = 0x0087; dm(0x3fe4) = ax0; /* BWCOUNT */ /* 0x0006: 400870 93FE40 */
ifc = 0x0008; nop;                 /* BDMA IRQ *//* 0x0008: 3C008C 000000 */
imask = 0x0008;                                      /* 0x000A: 3C0083 */
idle;                                                  /* 0x000B: 028000 */
jump 0x0020; nop; nop; nop;                        /* 0x000C: 18020F 000000 . .  */

我们就可以从BNM文件中得到三个部分的机器代码，将其以8位形式存储为.dat文件，以便在烧写FLASH时以数据文件格式导入。
例如Preloader.dat内容如下：
0x40
0x06
0x00
0x93
0xFE
0x20
…..

2.3    烧写FLASH
在获得的烧写FLASH的数据文件（Prelader.dat,pagloader.dat,code.dat）后，就可以在VISUAL DSP＋＋里面采用FLASH在线编程技术，编写程序将数据烧写进FLASH。
烧写FLASH时，需遵循FLASH厂商所提供的FLASH时序进行操作，此处使用的FLASH是ATMEL公司AT49BV040，4Mbit FLASH MEMORY。
首先对FLASH进行擦除操作，然后循环调用BDMA方式，对FLASH进行字节编程。具体程序参见附带的FLASH_PROGRAMMER.asm。

2.4    加电复位DSP
烧写完成后，给DSP目标板供电，复位DSP，反复按下IRQE按钮产生中断时，与FL1相连的LED闪烁，试验成功。

参考文档及资料
l    ADSP-218X DSP Hardware Reference
l    EE-125: ADSP-218x Embedded System Software Management and In-System-Programming (ISP)  from www.analog.com

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