HPI方式自举在TMS320VC5402 DSP芯片上的实现
HPI是作为多机数据交换而出现的,但是由于其功能特性,又产生了一种新的应用――使用HPI对DSP进行自举。实际上,TMS320VC5x系列DSP在片内固化的Bootloader程序中对HPI自举提供了全面的支持。笔者在VOIP系统的开发中,实现了使用HPI对DSPTMS320VC5402的自举,从而省掉了DSP的EPROM,使DSP只使用SRAM,提高了处理速度,并使HOST CPU具有更大的控制权,很适合多处理器系统。对于计算机插卡式的DSP系统,程序可以从PC机的硬盘上获取,从而减小了插卡版面空间占用,提高了处理速度。
在实现上,需要解决以下几个问题。
3.1 DSP片内固化的Bootloader程序对HPI自举的支持
自举从本质上说就是在DSP启动后通过某种方式获取运行代码并开始运行,这个过程是在固化在DSP片内的Bootloader程序辅助下完成的。在DSP上电以后,Bootloader程序按照一定的顺序依次检验何种自举方式可用,自举方式包括HPI方式、Serial EEPROM方式、标准Serial Port方式、Parallel方式和I/O方式。
Bootloader查询HPI方式是否可用是这样进行的:在启动以后,DSP片内0x7f地址的值被置为0,Bootloader不断检验0x7f地址处是否出现了可用的程序指针的跳转地址。当其发现该地址内的值不为0时,即判定为DSP已由外部HOST CPU进行了HPI自举程序加载,并按照该值跳转PC指针,开始运行,从而完成HPI方式自举。
3.2 突破4K的空间限制
由于HPI-8的特性,HOST能够访问所有的片内RAM空间,对于TMS320VC5402来说,其片内RAM地址空间从0000H到3fffH,一共4K。这已经大大超过了标准HPI的2K的大小,但是对于大多数DSP应用程序来说,片内RAM除了放置程序代码以外,很可能还需要留出一部分供数据空间使用。实际上,大部分代码都可能放置在片外的程序空间,而这部分空间并不是HOST通过HPI-8所能够访问得到的。所以需要使用某种技术突破4K的片内RAM空间限制。由于DSP程序本身是能够访问到所有DSP程序、数据空间的,所以HOST可以首先放置一个体积不大于4K的程序到DSP内,再由该程序和HOST协作完成超出片内RAM的代码的放置工作。
一般将上述的首先放入DSP的程序称为kernel程序,其功能比较简单,本身不超过4K,可以由HOST全部放入到TMS320VC5402的片内RAM中,并被启动。
基于此种思路的流程图如图1所示。
3.3 程序代码的定位
编程序的时侯使用符号作为地址,经编译、链接后,符号所表示的相对地址已经转化为绝对地址。要使程序能够正常运行,需要将程序代码写到指定的位置――绝对地址。在 HOST→Kernel→DSP应用的HPI自举方式中,HOST和Kernel需先后完成Kernel代码和DSP应用程序代码的定位工作。
因此,在HOST CPU的外存储器中,至少需要保存DSP程序代码和相应的地址信息。这些数据在由自举程序写到DSP后,被拼接成正确的可执行代码、已初始化数据等,并被正确定位。一般来说,HOST CPU的外存储器中的DSP自举数据是HEX格式的。虽然HEX格式有很多种,但任何一种包含有地址等信息的16进制HEX格式文件都是适用的。
常见的HEX格式有ASCII、Intel、TI-Tagged等格式,如图2所示。
在各种HEX格式中,Intel格式相对来说比较适宜,因为在Intel格式的HEX文件中,代码被分为每行一个块,这种分块的最大长度固定,因此在DSP内预留的缓冲区的大小容易计算。Intel格式的HEX文件的格式为:BYTE1作为每块的起始标志,总是“:”;BYTE2-3表示该块中有效数据的长度,最长为32个BYTE。这种有效数据可能是程序代码,也可能是扩展地址信息;BYTE4-7表示该块内代码的起始地址;BYTE8-9是类型,00表示程序代码,01表示结束,04表示扩展地址信息;BYTE10之后是代码,直到最后两个BYTE,表示校验位。校验位的值是该块中先前数据值和的补码。
根据选定的HEX格式,CPU首先按照该格式的定义对Kernel的HEX数据进行解释,获取各种信息后,CPU将其在TMS320VC5402片内RAM中组成可执行DSP程序。然后在CPU和kernel的共同作用下,对DSP应用程序的HEX数据进行解释,最后完成其在DSP中的拼接、定位并启动DSP应用程序――跳转到DSP应用程序的起始地址。
4 系统软硬件设计与实现
4.1 系统框图
在笔者开发的VOIP系统中,使用了HPI对DSP (TMS320VC5402)进行自举的功能。其中相应部分的框图如图3所示。
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