基于JTAG的54xDSP并行自举实现方法及应用

【摘要】 TI公司的Tms320C54xDSP支持多种自举方式，其中并行启动方式是最常用的模式。利用FPGA设计了一种基于JTAG下载的并行自举方法，介绍了硬件及软件设计方案，并给出了关键程序的代码，该技术已在实际项目中得到成功应用。

【关键词】 TMS320C54xDSP 并行自举 JTAG

一、引言

TMS320C54x系列DSP程序代码存储于外部非易失存储器芯片中，在上电或复位时将存储在外部存储器芯片中的代码搬移到DSP片内或者片外的RAM中全速运行，这种搬移的过程称为“自举加载[1]”。DSP自举方式有多种方式，如HPI、串行EEPROM、标准串口、并口和I/O口自举等，其中并行自举方式是最为常用的一种模式，传统设计时硬件采取DSP芯片与外部存储芯片Flash相连，软件在DSP的集成开发环境CCS下通过编写程序，通过仿真器在线将程序代码烧写至Flash后再实现DSP程序自举，很多同仁已经有了设计报告[2] [3] [4]。本文结合FPGA介绍一种基于JTAG的下载方式实现DSP的并行启动。

二、硬件设计

联合测试行动组（JTAG：Joint Test Action Group）最早开发了IEEE1149.1边界扫描测试技术规范，几乎所有FPGA或DSP器件均遵守该规范，器件都含有JTAG口。随着集成电路技术的发展，数字信号处理系统通常采用DSP+FPGA硬件架构。本应用硬件原理框图如图1所示，DSP采用TI公司的TMS320C54xDSP，FPGA芯片选择的是Xilinx公司的XC2VP4，配置芯片选用推荐的XCF04， DSP程序存储芯片选择的Xilinx公司的XC18V01。

芯片XCF04、XC2VP4、XC18V01通过串行链方式连接，如图2所示。通过XILINX公司的IMPACT配置工具，采用JTAG编程器下载电缆直接将程序代码烧写进程序代码存储芯片XC18V01。

三、实现方案

3.1 并行自举模式

Tl公司的DSP芯片出厂时，在片内ROM中固化有引导装载程序Bootloader，其主要功能就是将外部的程序装载到片内RAM中运行，以提高DSP的运行速度。Bootloader程序在运行搬移程序之前，首先进行初始化，包括设置CPU状态寄存器的值、关闭中断、将内部RAM映射在程序/数据空间，同时为访问数据和程序空间设置七个软件等待，然后根硬件的设计完成不同方式下程序的搬移加载。本文法看似有串行方式，实际采取的是并行模式[5]，自举过程最终会选择并行启动模式。并行模式下，Bootloader程序检测0xFFFFH地址I/O空间，读取标志位。如果没有检测到，接着从数据空间0xFFFFH处读取boot表的起始地址，然后跳到该地址读取地址中的标志值。如果为0x08AAH，则为8位并行装载程序；如果为0xlOAAH，则为16位并行装载。判断Boot方式后，Bootloader程序就进入相应的子程序，加载代码，具体流程如图3所示：

3.2 自举表建立

为了实现DSP并行加电自举，代码数据必须按照自举表的格式组织。自举表内容包括Boot表头和欲加载的应用程序代码。Boot表头包括欲加载的应用程序代码长度、代码段存放的目标地址、程序人口地址等信息， Bootloader程序根据自举表中前部分用户起始地址，把后面的用户程序代码加载到DSP片内程序空间中相应的用户地址空间。自举表的格式可以手工构造，更一般是通过TI的 hex500格式转换器工具自动生成。

结合实例说明，在CCS环境[6]下，工程文件经过编译链接后生成out文件，假设为Sample.out， 在DOS命令行方式下可以指定特定参数通过hex500工具生成Hex文件，也可以先编写烧写配置文件linkProm.cmd， 文件应与Sample. out路径相同， cmd文件为文本格式文件，内容如下：

Sample.out //编译链接后生成的out文件

-map linkmap.map //内存映射map文件

-O write.hex //生成指定的hex文件

-I //输出文件格式为Intel Hex格式

-boot //指定加载表类型

-bootorg 0x0002 //加载表的起始位置

-memwidth 8 //目标系统存储器位宽

-romwidth 16 //外部存储器位宽

-e 0x7f80 //程序入口地址

结束语：本方法多年实践证明有效，并成功应用于多个工程项目，相对传统的并行Flash自举方式有如下优点：a）串口存储芯片相对于并行芯片，管脚少，降低了硬件布线复杂度。b）只需要将几根JTAG下载接口线引出设备外，就可实现内部程序代码下载更新。c）程序代码更新，编译链接下载整个过程，可不需要DSP在线仿真器参与。

参 考 文 献

[1]TMS320VC5402A/VC5409A/VC5410A/VC5416 Bootloader（RevF）[EB]. Texas Instruments. 2006

[2] 张冠男，张坤. 基于FLASH编程技术的DSP并行引导装载模式的设计[J].电子元器件应用. 2005.7（3）：38-41.

[3] 郭改枝，范鹏程.TMS320C54X DSP自举加载技术[J].内蒙古师范大学学报.2008.37（02）：216-218.

[4] 胡洪波，梁书剑，张德兴.TMS320VC5416DSP存储空间配置方法研究[J].价值工程.2011（7）：149-150.

[5] 陈启兴，于红兵，祁秋红.DSP并行I/O自举加载方法研究.通信技术.2012.45（05）：95-97

[6] 尹勇，欧光军，关荣锋，DSP集成开发环境CCS开发指南[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.