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AT29LV256在DSP并行引導裝載模式中的應用
摘要：介紹了ATMEL公司低電壓AT29LV系列存儲器的結(jié)構(gòu)、特點及性能。同時結(jié)合TI公司DSP芯片TMS320VC5402的并行裝載方式，給出了AT29LV256在實際應用中的硬件原理圖和在線編程注意事項。最后以亮燈程序為例，給出了AT29LV256在線編程的關(guān)鍵程序。
關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理器（DSPs) ；閃存；并行引導裝載；在線編程；AT29LV256
Ｆｌａｓｈ存儲器是一種高密度、非易失的電可擦寫存儲器。它具有功耗低、容量大、速度快等特點，而且單位存儲比特的價格比傳統(tǒng)的ＥＰＲＯＭ要低，因而大量應用于數(shù)字信號處理系統(tǒng)中。Ｆｌａｓｈ 可分為并行Ｆｌａｓｈ和串行Ｆｌａｓｈ。串行Ｆｌａｓｈ與外圍芯片連接簡單，可節(jié)約印制板空間，但存儲量相對較小且成本高。同時串行通信速度較慢，編程也比較復雜。并行Ｆｌａｓｈ芯片則具有存儲量大、速度快、使用方便等優(yōu)點。ＡＴＭＥＬ公司生產(chǎn)的ＡＴ２９ＬＶ系列低電壓存儲器就是一種并行、高性能、可支持３Ｖ在線編程的Ｆｌａｓｈ存儲器。對Ｆｌａｓｈ編程除了可以采用專用的硬件編程器把程序代碼燒寫到Ｆｌａｓｈ中外，還可利用ＤＳＰ的開發(fā)系統(tǒng)通過軟件編程來實現(xiàn)同樣的功能。
ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２（以下簡稱Ｃ５４０２）是美國德州儀器公司（ＴＩ）推出的一款性價比極高的定點數(shù)字信號處理器（ＤＳＰ）。該芯片內(nèi)置４ｋ×１６ｂｉｔ片內(nèi)屏蔽式ＲＯＭ（Ｆ０００－ＦＦＦＦ），且在４ｋＢ ＲＯＭ資源里包含了Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ程序。Ｃ５４０２的Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ在系統(tǒng)加電時會把外部源程序傳送到內(nèi)部存儲器或內(nèi)部程序空間。它允許程序放在外部較慢的存儲器或微處理器中，并將其調(diào)到高速的ＤＲＡＭ存儲器中運行，從而大大減小了對Ｃ５４０２內(nèi)部掩膜的需要，降低了電路的設計成本。
本文在筆者實際使用經(jīng)驗的基礎上，詳細介紹了ＡＴ２９ＬＶ２５６在Ｃ５４０２并行引導裝載模式下的軟件編程技術(shù)，給出了并行裝載的數(shù)據(jù)流和系統(tǒng)的硬件設計，最后以亮燈程序為例給出了對ＡＴ２９ＬＶ２５６編程時的具體步驟及方法。
�。� ＡＴ２９ＬＶ２５６編程技術(shù)
ＡＴ２９ＬＶ２５６是ＡＴＭＥＬ公司生產(chǎn)的容量為３２ｋ×８ｂｉｔ、可支持３Ｖ在系統(tǒng)編程的Ｆｌａｓｈ存儲器。ＡＴ２９ＬＶ２５６將存儲空間分成５１２個獨立的扇區(qū)，每個扇區(qū)有６４個字節(jié)，其中Ａ６～Ａ１４用來選擇扇區(qū)地址，Ａ０～Ａ５選擇字節(jié)地址。每個扇區(qū)的編程操作最長需要２０ｍｓ，而其讀操作與一般的ＳＲＡＭ相同，時間為７０ｎｓ 。ＡＴ２９ＬＶ２５６在編程之前，片內(nèi)對應扇區(qū)會自動擦除，因而不需要額外的擦除命令。同時芯片還提供了六個軟件控制字以用于完成對整片的擦除，其整片擦除命令見表１所列。
表1 AT29LV256全片擦除命令
| 次 序 |
1st |
2nd |
3rd |
4th |
5th |
6th |
| 地 址 |
5555H |
2AAAH |
5555H |
5555H |
2AAAH |
5555H |
| 命令字 |
5555h |
AAh |
2AAAh |
55h |
5555h |
90h |
ＡＴ２９ＬＶ２５６的編程操作是以扇區(qū)為單位進行的。它內(nèi)部有６４字節(jié)的數(shù)據(jù)緩沖器。如果寫入緩沖器的字節(jié)數(shù)不足６４字節(jié)，則編程時自動將未寫入的字節(jié)擦除為ＦＦＨ。一旦某一扇區(qū)中的字節(jié)被裝入，這些字節(jié)將同時在內(nèi)部編程時間進行編程，此時若有數(shù)據(jù)裝入，則會產(chǎn)生不確定的數(shù)據(jù)。每一個新裝載的數(shù)據(jù)若要被編程，必須有ＷＥ由高到低的跳變，這一跳變需要在１５０μｓ內(nèi)完成，如果超過１５０μｓ，器件會自動進入扇區(qū)內(nèi)部編程方式。為了防止意外的編程操作，ＡＴ２９ＬＶ２５６提供有軟件保護編程功能，在對Ｆｌａｓｈ 的每個扇區(qū)進行編程時，必須先將３個命令字正確地寫入到對應的地址單元，然后才能向片內(nèi)編寫程序。在對每一個扇區(qū)編程之前，都要執(zhí)行相同的三字節(jié)指令序列，采用軟件保護編程的具體流程如圖１所示。
通過ＡＴ２９ＬＶ２５６提供的軟硬件操作可識別芯片的系列號和型號。當按圖２順序?qū)懭肟刂谱趾�，即可讀到產(chǎn)品識別碼１Ｆ和器件識別碼ＢＣ。器件識別完成后，若需開始編寫程序，則應退出器件識別，并延時２０ｍｓ，為了減小編程的等待時間，ＡＴ２９ＬＶ２５６提價有下列兩種檢測編程周期是否結(jié)束的方式：
（１） 循環(huán)檢測方式。該方式首先讀出寫入本扇區(qū)最后一個單元的內(nèi)容，若其Ｉ／Ｏ７位是寫入該單元真實值的反碼，則表明編程周期沒有結(jié)束；若為實際值，則表明編程結(jié)束。
（２） 檢測Ｉ／Ｏ６方式。該方式在扇區(qū)編程期間將連續(xù)讀出任意單元地址的內(nèi)容，若Ｉ／Ｏ６在連續(xù)讀出時狀態(tài)不一樣，說明編程沒有結(jié)束，若相同，則表明編程周期已經(jīng)結(jié)束。
�。� Ｃ５４０２的自引導裝載模式
Ｃ５４０２上電后，通常首先檢查ＭＰ／ＭＣ引腳的狀態(tài)：如果為高電平，說明ＤＳＰ處于微處理器工作模式，此時便可從外部程序存儲器０ＦＦ８０ｈ地址處開始執(zhí)行用戶程序；若為低電平，說明ＤＳＰ被設置為微計算機模式，此時則從片內(nèi)ＲＯＭ的０ＦＦ８０ｈ地址開始執(zhí)行程序。另外，在Ｃ５４０２的０ＦＦ８０ｈ地址處存放著一條跳轉(zhuǎn)至０Ｆ８００ｈ處執(zhí)行ＤＳＰ自行引導裝載（Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ）程序的指令。
當Ｃ５４０２執(zhí)行Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ程序時，將會按ＨＰＩ引導裝載模式→串行ＥＥＰＲＯＭ引導裝載模式→并行引導裝載模式→標準串行口引導裝載模式→Ｉ／Ｏ口引導裝載模式的順序循環(huán)檢測，以決定執(zhí)行哪種啟動模式。
Ｃ５４０２的并行引導裝載模式是將程序代碼數(shù)據(jù)從外界ＥＥＰＲＯＭ或Ｆｌａｓｈ的相應ＤＳＰ數(shù)據(jù)尋址區(qū)中加載到片內(nèi)ＤＡＲＡＭ或系統(tǒng)的擴展存儲器ＳＲＡＭ內(nèi)。由于Ｃ５４０２的數(shù)據(jù)區(qū)尋址范圍最大為６４ｋ 字 ，因此在不自行編寫Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ程序的情況下，并行引導裝載模式最大只能裝載３２ｋ字的程序或數(shù)據(jù)。當程序數(shù)據(jù)大于３２ｋ時可將自己編寫的并行裝載內(nèi)核程序通過片內(nèi)裝載程序傳送到片內(nèi)ＤＲＡＭ中，然后再運行轉(zhuǎn)載內(nèi)核程序以將大于３２ｋ字的程序數(shù)據(jù)送到片外ＳＲＡＭ中。
若采用并行裝載模式對程序進行加載，則應根據(jù)并行裝載的格式來配置Ｆｌａｓｈ的程序數(shù)據(jù)存儲空間�？上仍冢模樱袑臄�(shù)據(jù)空間ＦＦＦＥＨ和ＦＦＦＦＨ地址內(nèi)寫入要存放程序的地址，然后根據(jù)并行裝載的數(shù)據(jù)流將標識控制字、各個寄存器的初始化值、裝載后的起始運行地址、程序段的大小和裝載地址依次寫入Ｆｌａｓｈ的存放程序地址中，最后再寫入所編寫的程序，表２所列是Ｆｌａｓｈ中的并行引導源程序數(shù)據(jù)流。其程序段的大小以及起始運行地址可根據(jù)系統(tǒng)仿真時生成的．ＭＡＰ文件來確定。
表2 Flash中的并行引導源程序數(shù)據(jù)流
| 數(shù)據(jù)區(qū)地址（H） |
內(nèi)容（H） |
含 義 |
| 8000 8001 |
08 AA |
8位并行引導標志 |
| 8002 8003 |
88 06 |
SWWSR寄存器初值 |
| 8004 8005 |
00 00 |
BSCR寄存器初值 |
| 8006 8007 |
00 00 |
程序入口XPC |
| 8008 8009 |
00 80 |
程序入口地址 |
| 800A 800B |
00 0B |
程序段長度 |
| 800C 800D |
00 00 |
存放目標XPC |
| 800E 800F |
00 80 |
存放目標地址 |
| 8010 8011 |
F6 BD |
程序代碼1 |
| …… |
…… |
…… |
| 801F 801F |
FC 00 |
程序代碼N |
| 8020 8021 |
00 00 |
程序塊結(jié)束標志 |
| …… |
…… |
…… |
| FFFE FFFF |
80 00 |
程序存儲首地址 |
�。� 基于ＡＴ２９ＬＶ２５６和ＤＳＰ的硬件設計
下面以ＡＴ２９ＬＶ２５６與Ｃ５４０２組成的硬件系統(tǒng)為例對Ｆｌａｓｈ在并行裝載模式中的應用進行詳細說明，其硬件系統(tǒng)原理框圖如圖３所示。因為ＡＴ２９ＬＶ２５６為３２ｋ×８Ｂｉｔ存儲器，因此不需要擴展外部ＳＲＡＭ。本系統(tǒng)采用Ａｌｔｅｒａ公司的ＥＰＭ３０６４來完成Ｃ５４０２與ＡＴ２９ＬＶ２５６之間的邏輯轉(zhuǎn)換，ＥＰＭ３０６４內(nèi)部的編程邏輯如圖４所示。
當Ｃ５４０２上電復位裝載時，由于Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ程序在初始化時，ＸＦ被設置為高電平，因此，Ｃ５４０２可以通過ＥＰＭ３０６４總的邏輯，將ＡＴ２９ＬＶ２５６ ０８０００ｈ—０ＦＦＦＦｈ單元中的數(shù)據(jù)讀到Ｃ５４０２對應于００００ｈ—３ＦＦＦｈ尋址區(qū)的片內(nèi)ＤＡＲＡＭ中。在系統(tǒng)進入并行引導裝載模式后，Ｃ５４０２會從數(shù)據(jù)尋址為０ＦＦＦＦｈ的單元（Ａ１５＝１，選中Ｆｌａｓｈ）中讀取將要載入的程序存儲區(qū)的首地址，然后從程序存儲首地址處將標識控制字、各個寄存器的初始化值、裝載后的起始運行地址、程序段的大小以及裝載地址依次裝載到片內(nèi)ＤＲＡＭ中。在ＥＰＭ３０６４邏輯控制中使用ＸＦ是為了在ｂｏｏｔｌｏａｄ之后釋放Ｆｌａｓｈ所占用的數(shù)據(jù)空間。當主處理程序的第一條語句為ＲＳＢＸ ＸＦ，也就是置ＸＦ引腳為低電平時，ＣＥ將輸出片選無效信號，從而可以讓出數(shù)據(jù)空間。
�。础∠到y(tǒng)軟件設計
該系統(tǒng)軟件編程的核心在于按照并行裝載數(shù)據(jù)流格式對Ｆｌａｓｈ進行編程。下面以向ＡＴ２９ＬＶ２５６燒寫一個簡單的亮燈程序為例來說明對Ｆｌａｓｈ進行軟件編程時應注意的問題和關(guān)鍵步驟。
程序如下：
．ｍｍｒｅｇｓ
．ｄａｔａ
ｋａｉｓｈｉ: ．ｗｏｒｄ ０８ＡＡｈ,７ＦＦＦｈ,８８０６ｈ,００００ｈ,００８０ｈ,０００ｂｈ,００００ｈ,００８０ｈ ;并行裝載數(shù)據(jù)流中的各數(shù)據(jù)參數(shù)
．ｇｌｏｂａｌ_ｃ_ｉｎｔ００
．ｔｅｘｔ
＿ｃ＿ｉｎｔ００: ；這里還應有必要的初始化
ｓｔｍ ＃１００ｈ,ａｒ１
ｓｔｍ ＃０ｆｆｆｅｈ,ａｒ２ ；將８０００入口地址寫到ＦＦＦｅＨ和ＦＦＦＦＨ中
ｓｔ ＃８０００ｈ,＊ａｒ１
ｃａｌｌ ｐｒｏｇ０ ；開始燒寫需要先寫入命令字
ｃａｌｌ ｐｒｏｇ１ ；將１６位數(shù)據(jù)分成兩個８位燒寫到Ｆｌａｓｈ中
ｓｔｍ ＃ｋａｉｓｈｉ,ａｒ１ ；將并行數(shù)據(jù)流各參數(shù)寫到８０００ｈ開始的單元
ｓｔｍ ＃８０００ｈ,ａｒ２
ｓｔｍ ＃０７ｈ,ｂｒｃ
ｒｐｔｂ ｌｏｏｐａ
ｃａｌｌ ｐｒｏｇ１
ｌｏｏｐａ: ｎｏｐ
ｓｔｍ ＃ｑｑ,ａｒ１ ；將亮燈程序數(shù)據(jù)接著并行參數(shù)燒寫到Ｆｌａｓｈ中
ｓｔｍ ＃０ｂｈ,ｂｒ ；程序大小為０ｂｈ
ｒｐｔｂ ｌｏｏｐｂ
ｃａｌｌ ｐｒｏｇ１ ；因為總共燒寫沒超過６４字節(jié)，因此不用執(zhí)行命令字
ｌｏｏｏｐｂ: ｎｏｐ
；ｐｒｏｇ０為軟件保護模式下寫控制字子程序，每編程６４字節(jié)執(zhí)行一次
ｐｒｏｇ０: ｓｔｍ ＃０ｄ５５５ｈ,ａｒ３
ｓｔ ＃０ａａｈ,＊ａｒ３
ｓｔｍ ＃０ａａａａｈ,ａｒ３
ｓｔ ＃５５ｈ,＊ａｒ３
ｓｔｍ ＃０ｄ５５５ｈ,ａｒ３
ｓｔ ＃０ａ０ｈ,＊ａｒ３
ｒｅｔ
； ｐｒｏｇ１為１６位數(shù)分成８位數(shù)據(jù)燒寫子程序
ｐｒｏｇ１: ｌｄ ＊ａｒ１,－８,ａ
ａｎｄ ＃０ｆｆｈ,ａ
ｓｔｌ ａ,＊ａｒ２＋
ｌｄ ＊ａｒ１＋,ａ
ａｎｄ ＃０ｆｆｈ,ａ
ｓｔｌ ａ,＊ａｒ２＋
ｒｅｔ
；以下一小段為亮燈程序，通過設置ＸＦ引腳的高低電平可使燈閃爍！
．ｓｅｃｔ ＂ｃｈｅｎｇｘｕ＂
ｑｑ： ｒｓｂｘ ｘｆ
ｒｐｔ ＃０ｆｆｆｆｈ
ｎｏｐ
ｓｓｂｘ ｘｆ
ｂ ｑｑ
ｒｅｔ
．ｅｎｄ
�。怠〗Y(jié)束語
本文介紹的基于ＡＴ２９ＬＶ２５６編程技術(shù)的ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２并行引導裝載方案，可以在沒有專用燒寫器的情況下對Ｆｌａｓｈ進行編程，從而實現(xiàn)了ＤＳＰ的脫機獨立運行。實踐表明：該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有較高的應用價值。
來源:xiangxueqin
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