基于TMS320VC5509A的HPI引导过程的实现

【摘要】TI的TMS320VC5509A DSP芯片提供了几种不同的引导配置，不同的配置决定了DSP复位后的初始化和代码引导方式。本文就TMS320VC5509A DSP的HPI引导过程进行了详细的设计，包括HPI的一级引导和二级引导，最后给出了HPI二级引导的软件和硬件的具体实现。

【关键词】TMS320VC5509A;HPI;引导过程

Abstract：The TI TMS320VC5509A DSP chip provides several different boot configurations that determine the DSP initialization and boot way in which resetting code is used. This article carried out a detailed designof theTMS320VC5509A HPI boot process， including primary and secondary HPI boot process， and finally gives the software and hardware Implementationof the HPI secondary boot.

Keywords：TMS320VC5509A;HPI;Boot Process

1.概述

TMS320VC5509A的主机接口HPI（Host Port Interface）是TI公司为了满足DSP与其他微处理器接口通信而专门设计的16/32位宽度并行接口。主机处理器可以通过它直接访问DSP的整个内存空间。

2.DSP的BOOT引导

DSP的BOOT引导是指系统加电或复位时，DSP将一段存储在外部的非易失性存储器的程序代码通过DMA方式拷贝到内部的高速内存中运行。这样既能扩展DSP有限的存储空间，又能充分发挥DSP内部资源的效能。

DSP的引导过程[1]为：1）DSP复位后，通过DMA方式将外部CE1空间的数据读入到内部程序空间地址0处，读入数据的多少因芯片而异。 2）DSP推出复位状态，开始执行内部程序空间地址0处的程序，这段程序先将外部主程序数据读入到DSP内部程序空间相应地址，然后跳转到主程序运行。第一步是由芯片自动完成，关键是第二步，用户需要编写相应的程序，实现二级引导，即用户主程序的装载。

为了适应不同系统的需要，TMS320-VC5509A提供了不同的引导方式，比如EMIF接口引导方式、串口引导方式、SPI接口引导方式、HPI引导方式和USB引导方式[1]等等，其中主机接口（HPI）引导以其操作简便，硬件接口简单等优点被广大用户所选用。

3.DSP中HPI引导过程

在我们设计的系统中，需要用到HPI接口，再用它做为引导方式，以提高系统硬件的利用率，同时避免采用其他引导方式带来的附加的硬件设计。

3.1 DSP一级引导

实际上，TMS320VC55x系列DSP的片内固化的Bootloader程序中已经包含了HPI的一级引导程序。boot通过复位时设置引脚BOOTM[3：0]为0101b来实现HPI引导，在这种引导方式中，外部主机可以直接将代码和数据加载到DSP存储器。当主机完成应用程序的加载后，它将入口点字节地址和非0等待标志值写到字地址0060h和0061h中.通知CPU开始执行，当检测到等待标志位为非0值时，CPU从指定的人口点开始执行，从而结束HPI方式的引导过程。

3.2 DSP二级引导

一级boot完成后，程序boot-image可以通过一级boot程序进行二级boot，这里的代码和数据段地址可以不放DARAM内。利用二级引导程序突破16K字的空间限制，HPI允许主机访问内部DARAM的字地址范围是000060h-003FFFh，共16K字的空间。一般来说，16K字的空间远远不够用，大部分代码都可能放置在SARAM和片外的程序空间，而这部分空间并不是主机能够访问得到的。DSP程序本身是能够访问到所有DSP数据空间的，所以主机可以首先放置一个体积不大于16K的程序到DSP内，再由该程序和主机协作完成超出片内DARAM的代码加载。

4.HPI二级引导程序的设计

二级引导程序的功能就是按照和主机的某种约定，获取DSP程序代码和相应地址信息，在DSP所能够访问到的存储器空间生成DSP程序代码。二级引导需要实现的功能比较少，代码量一般都很小，一般来说，我们把boot-image程序转成bin文件进行加载。

如图2所示为二级引导程序的实现流程，用DARAM中的某些单元作为DSP和主机的握手单元来实现二级引导程序。

图1 二级boot程序流程图

握手单元功能如下所示：

0x62：传输标志，主机置1表示DSP可读，置0xffff表示传输结束;

DSP置0表示主机可写，置0xaaaa表示通知主机开始下载。

0x66，0x67：当前传输的数据段的目的起始地址。

5.HPI二级引导的实现

5.1 HPI二次引导软件的实现

加载成功一级boot后，首先要启动一级boot程序，之后开始加载二级boot。这里写出主要代码部分。

1）Load二级boot。

读取boot-image bin文件字节总数，将所有字节写入到REG_BOOT_DATA寄存器中。写一个字的数据，发送一条CONFIGURE命令到命令寄存器中。

temp_len=file_size;

temp_len>>=1;

for（i=0;i<temp_len;i++）

{

fread（temp_buf，1，2，boot_file_fp）;

temp_data=temp_buf[0];

temp_data<<=8;

temp_data+=temp_buf[1];

temp_addr=BOOT_DATA_ADDR;

write_addr_reg（temp_addr）;

write_data_reg（&temp_data，1）;

send_dsp_cmd（CMD_CONFIGURE）;

}

2）写入校验数据

将校验数据BOOT_CHECK写入REG_BOOT_DATA寄存器，并发送CONFIGURE命令到命令寄存器REG_DSP_CMD来完成二级boot的检验工作，

temp_addr=BOOT_DATA_ADDR;

write_addr_reg（temp_addr）;

write_data_reg（BOOT_CHECK）;

send_dsp_cmd（DSP_CMD_CONFIGURE）;

3）启动程序

写PROGRAM_START_ADDR寄存器，将值0x01写入该寄存器中，然后发送COMM START命令到命令寄存器来完成程序启动。

temp_addr=PROGRAM_START_ADDR;

write_addr_reg（temp_addr）;

temp_data=0x1;//启动boot-image

write_data_reg（temp_data）;

send_dsp_cmd（0x0B）;

5.2 HPI引导过程在硬件上的实现

在这里用的硬件是at91sam9260 arm芯片作为主CPU[2]，与Ti公司的TMS320VC- 5509A dsp芯片[3]，其硬件连接图如图2所示。

图2 ARM9260与DSP 5509A的HPI硬件连接

图3 HPI引导过程显示打印说明图

具体实现分为两步：

1）编写转换工具具把COFF文件转换成二进制（BIN）文件。首先在PC机上调试好二级引导程序和DSP应用程序（COFF格式），然后从COFF格式文件中提取有用信息，将其转换成BIN文件，并将这些文件存放到主机的Flash中。

2）利用主机程序将BIN格式的文件下载到DSP存储器中。系统启动后.主机从Flash中获取二次引导程序的BIN数据，通过（下转第21页）（上接第19页）HPI将其下载到DSP的DARAM存储区内，下载完成后通知DsP启动运行二级引导程序;然后主机从其Flash中获取DSP应用程序的BIN数据，通过HPI将其分段放入DSP的DARAM存储区内;二级引导程序根据主机写入的段数、目的地址和长度，最终完成DSP应用程序的正确定位;最后启动DSP应用程序。

这里以一个简单的例子为例，二级boot为一个电灯程序采用超级终端显示加载成功的文字显示，见图3，完成加载后，可以在DSP段的XF（101脚）引脚发送一个方波信号，通过示波器检测，发现二级boot程序启动成功。

6.结论

对于DSP引导方式，用户可以根据自己工作中DSP目标系统的需求，灵活选用。这个系统中，我们采用HPI引导方式，提高系统硬件利用率，程序代码的编写不再受DSP空间的限制，可采用二级boot的方式，通过主机进行读写，方便，可靠，这种方法在很多系统中都已经得到应用，使用效果非常不错。

参考文献

[1]TIUsing the TMS320VC5503/C5506/C5507/C5509/C5509ABootloader，2008.

[2]宁可庆.DSP HPI口与ARM9总线接口的WINCE下设计实现[J].信息系统工程，2010.

[3]党瑞荣.TMS320系列DSP原理、结构及应用[M].机械工业出版社，2012.

[4]王在渊，田玉敏，李申鹏.HPI在DSP程序引导中的应用[J].国外电子测量技术，2008 （5）.

[5]赵洪亮.TMS320C55x DSP应用系统设计（第2版）[M].北京航空航天出版社，2010.

作者简介：谢于晨（1983―），女，硕士，现供职于江西科技学院，主要研究方向：嵌入式开发，移动通信等。