1 引言

　　德州儀器 （Texas Instruments），簡(jiǎn)稱(chēng)TI，是的半導(dǎo)體公司，為現(xiàn)實(shí)世界的信號(hào)處理提供創(chuàng)新的數(shù)字信號(hào)處理（DSP）及模擬器件技術(shù)。除半導(dǎo)體業(yè)務(wù)外，還提供包括傳感與控制、教育產(chǎn)品和數(shù)字光源處理解決方案。TI總部位于美國(guó)得克薩斯州的達(dá)拉斯，并在25多個(gè)國(guó)家設(shè)有制造、設(shè)計(jì)或銷(xiāo)售機(jī)構(gòu)。

　　在極低譜密度，高頻譜利用率的大容量無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)中，高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理成為技術(shù)的 關(guān)鍵。目前市場(chǎng)上，能滿(mǎn)足對(duì)高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理的需要有具有良好的可編程性的器件主要有 DSP 和FPGA。

　?。?） 主機(jī)啟動(dòng)

　　如果選擇主機(jī)啟動(dòng)模式，在復(fù)位信號(hào)結(jié)束后，DSP 的CPU 被內(nèi)部“阻塞”而其他部分都 被釋放。在此期間，一個(gè)外部的主機(jī)在必要時(shí)可以通過(guò)主機(jī)接口初始化CPU 的內(nèi)存空間，包 括配置與啟動(dòng)相關(guān)的內(nèi)部寄存器。在程序加載完后，CPU 被從“阻塞”中喚醒，然后 從地址0 處執(zhí)行指令。在CPU 被喚醒后，CPU 需要將DSPINT 位清零。

　?。?） ROM 啟動(dòng)

　　如果采用ROM 啟動(dòng)模式，則C6000 系列的DSP（C621x/C671x/C64x）復(fù)位后自動(dòng)從CE1 空間的起始處拷貝1K 字節(jié)的代碼到內(nèi)存空間。該拷貝過(guò)程由EDMA 完成，使用默認(rèn)的Rom 時(shí)鐘。在此過(guò)程中CPU 一直處于“阻塞”狀態(tài)，直到拷貝完成后才被被喚醒，然后從地址0 處開(kāi)始執(zhí)行程序[1]。

　?。?） 無(wú)啟動(dòng)

　　如果選擇無(wú)啟動(dòng)模式，CPU 復(fù)位后直接從地址0 處開(kāi)始執(zhí)行指令。 C6000 系列DSP 的器件配置情況決定了選擇的啟動(dòng)方式。具體來(lái)說(shuō)就是DSP 的啟動(dòng)模式 管腳（boot mode pins）接上拉還是下拉電阻。以C6416 為例，BEA[19：18]是啟動(dòng)模式管 腳，它們?nèi)〔煌闹担ㄉ侠娮璐怼?”，下拉電阻代表“0”）代表的含義如表1-1 所示：

　　如果DSP 的程序小于1K 字節(jié)，那么上述ROM 啟動(dòng)機(jī)制已經(jīng)可以完成程序的加載。然而 事實(shí)上大部分DSP 的程序會(huì)大于1K 字節(jié)，這時(shí)就需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)特定啟動(dòng)程序來(lái)完成更多代 碼的加載。該特定啟動(dòng)程序又被稱(chēng)作二級(jí)bootloader[2]。

　　在需要二級(jí)bootloader 的程序中，這段特定啟動(dòng)代碼通常駐留在ROM 存儲(chǔ)器的起始位 置以便在DSP 復(fù)位后能自動(dòng)被加載到內(nèi)存地址0 處。當(dāng)1K 字節(jié)代碼被加載完畢后，CPU 開(kāi) 始從地址0 處執(zhí)行，也就是執(zhí)行二級(jí)bootloader 的內(nèi)容。二級(jí)bootloader 的功能就是將程 序的剩余部分拷貝到內(nèi)存中。

　　2 啟動(dòng)方法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　采用二級(jí)bootloader 的DSP 啟動(dòng)方法的實(shí)現(xiàn)大體分為四步：配置存儲(chǔ)器；編寫(xiě) secondary bootloader 代碼；編譯程序，轉(zhuǎn)換目標(biāo)文件的格式；將程序燒寫(xiě)進(jìn)FLASH。圖1 為實(shí)施該啟動(dòng)方法的硬件平臺(tái)示意圖，其中DSP 的型號(hào)選擇C6416，F(xiàn)LASH 的型號(hào)選擇 AM29LV800B。

　　2.1 配置存儲(chǔ)器

　　2.1.1 定義存儲(chǔ)器分區(qū)

　　BootLoader就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。通過(guò)這段小程序，我們可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適狀態(tài)，以便為終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。在嵌入式系統(tǒng)中，通常并沒(méi)有像BIOS那樣的固件程序（注，有的嵌入式CPU也會(huì)內(nèi)嵌一段短小的啟動(dòng)程序），因此整個(gè)系統(tǒng)的加載啟動(dòng)任務(wù)就完全由BootLoader來(lái)完成。比如在一個(gè)基于ARM7TDMI core的嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)在上電或復(fù)位時(shí)通常都從地址0x00000000處開(kāi)始執(zhí)行，而在這個(gè)地址處安排的通常就是系統(tǒng)的BootLoader程序。

　　為了實(shí)現(xiàn)使用二級(jí)bootloader 的ROM 啟動(dòng)，需要將FLASH 劃分為FLASH_BOOT, FLASH_REST 兩個(gè)區(qū)。這兩個(gè)區(qū)分別存儲(chǔ)由on-chip bootloader 拷貝的程序段和由secondary bootloader 拷貝的程序段。對(duì)于非BIOS 程序，Memory 段定義在linker command file 中。一個(gè)C6416 的Memory 段定義的例子如下所示：

　　在專(zhuān)用的嵌入式板子運(yùn)行GNU/Linux系統(tǒng)已經(jīng)變得越來(lái)越流行。一個(gè)嵌入式Linux系統(tǒng)從軟件的角度看通?？梢苑譃樗膫€(gè)層次：

　　（1） 引導(dǎo)加載程序。包括固化在固件（firmware）中的boot代碼（可選），和BootLoader兩大部分。

　?。?） Linux內(nèi)核。特定于嵌入式板子的定制內(nèi)核以及內(nèi)核的啟動(dòng)參數(shù)。

　　（3） 文件系統(tǒng)。包括根文件系統(tǒng)和建立于Flash內(nèi)存設(shè)備之上文件系統(tǒng)。通常用ramdisk來(lái)作為rootfs。

　?。?） 用戶(hù)應(yīng)用程序。特定于用戶(hù)的應(yīng)用程序。有時(shí)在用戶(hù)應(yīng)用程序和內(nèi)核層之間可能還會(huì)包括一個(gè)嵌入式圖形用戶(hù)界面。常用的嵌入式GUI有：MicroWindows和MiniGUI等。

　　2.1.2 COFF 段的定位

　　COFF – 通用對(duì)象文件格式（Common Object File Format），是一種很流行的對(duì)象文件格式（注意：這里不說(shuō)它是“目標(biāo)”文件，是為了和編譯器產(chǎn)生的目標(biāo)文件（*.o/*.obj）相區(qū)別，因?yàn)檫@種格式不只用于目標(biāo)文件，庫(kù)文件、可執(zhí)行文件也經(jīng)常是這種格式）。大家可能會(huì)經(jīng)常使用VC吧？它所產(chǎn)生的目標(biāo)文件（*.obj）就是這種格式。其它的編譯器，如GCC（GNU Compiler Collection）、ICL（Intel C/C++ Compiler）、VectorC，也使用這種格式的目標(biāo)文件。不僅僅是C/C++，很多其它語(yǔ)言也使用這種格式的對(duì)象文件。統(tǒng)一格式的目標(biāo)文件為混合語(yǔ)言編程帶來(lái)了極大的方便。

　　當(dāng)然，并不是只有這一種對(duì)象文件格式。常用格式的還有OMF-對(duì)象模型文件（Object Module File）以及ELF-可執(zhí)行及連接文件格式（Executable and Linking Format）。OMF是一大群IT巨頭在n年制定的一種格式，在Windows平臺(tái)上很常見(jiàn)。大家喜歡的Borland公司現(xiàn)在使用的目標(biāo)文件就是這種格式。MS和Intel在n年前用的也是這種格式，現(xiàn)在都改投異側(cè)，用COFF格式了。ELF格式在非Windows平臺(tái)上使用得比較多，在Windows平臺(tái)基本上沒(méi)見(jiàn)過(guò)。

　　DSP 程序是以COFF 段的形式在內(nèi)存中存放的。一個(gè)COFF 段就是一個(gè)代碼或數(shù)據(jù)塊，

　　它在內(nèi)存中占據(jù)連續(xù)空間。COFF 段分為自定義段，初始化段和未初始化段三種。COFF 段可

　　以有各種屬性，其中l(wèi)oad 屬性和run 屬性跟DSP 啟動(dòng)有密切關(guān)系。Load 屬性指明段的存儲(chǔ)

　　地址，run 屬性指明段的執(zhí)行地址。二級(jí)bootloader 負(fù)責(zé)將所有的段從load 地址拷貝到run

　　地址。例如：

　　.text: LOAD= FLASH, RUN= IRAM

　　表示代碼段。text 被存儲(chǔ)在flash 中，DSP 啟動(dòng)時(shí)二級(jí)bootloader 將該段拷貝到IRAM 中。

　　2.2 編寫(xiě)Secondary Bootloader 代碼

　　對(duì)于C6416，外部存儲(chǔ)器接口（EMIF）需要正確配置以后才可以訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器件。在這項(xiàng)工作完成后，二級(jí)bootloader 應(yīng)該將所有的初始化段從它們的load 地址拷貝到run 地址，之后再跳轉(zhuǎn)到_c_int00，也即是程序入口點(diǎn)。Secondary Bootloader 用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，因?yàn)榇藭r(shí)C 環(huán)境尚未建立。

　　本文第三部分詳細(xì)說(shuō)明了有關(guān)段拷貝表的內(nèi)容。

　　完成二級(jí)bootloader 代碼的編寫(xiě)后，應(yīng)將它添加入工程，與工程的其他代碼一同編譯鏈接生成。out 文件。

　　2.3 轉(zhuǎn)換目標(biāo)文件的格式

　　編譯鏈接生成的是。out 格式文件，然而Flash 一般接收的是ASCII 格式的文件[3]。CCS附帶的工具h(yuǎn)ex conversion utility 可將。out 文件轉(zhuǎn)換為ASCII 格式的。hex 文件，Hex6x以命令行文件的形式執(zhí)行。Hex 命令行文件中，首先指明輸入文件（。out），輸出文件的格式和ROM 的大小及類(lèi)型，以及哪些段需要被放在ROM 中。一個(gè)Hex 命令行文件的例子如下所示（注釋內(nèi)容用“/*”和“*/”括起）：

　　-a /*輸出文件采用ASCII 格式*/

　　-image /*鏡像模式*/

　　-memwidth 8 /*ROM 數(shù)據(jù)寬度8bit*/

　　ROMS

　　{

　　FLASH: org = 0x64000000, len=0x100000, romwidth = 8, files =

　　{.\rom_boot.hex}

　　}

　　SECTIONS /*列出所有需要固化在Flash 中的COFF 段*/

　　{

　　.vectors /*中斷向量表段*/

　　.boot_code /*二級(jí)bootloade 段r*/

　　.text /*代碼段*/

　　.cinit /*全局變量初始值段*/

　　}

　　2.4 將程序燒寫(xiě)進(jìn)Flash

　　將2.3 節(jié)生成的ASCII 文件燒寫(xiě)進(jìn)Flash 可以使用CCS 自帶的FlashBurn 工具。

　　FlashBurn 是一個(gè)帶圖形界面的軟件，它首先將一個(gè)稱(chēng)作FlashBurn Target Component（FBTC）的程序到DSP 內(nèi)存中，通過(guò)與FBTC 的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換完成對(duì)Flash 的擦除編程等操作。

　　針對(duì)不同的硬件（DSP，F(xiàn)lash 型號(hào)）修改FBTC 是該方法的關(guān)鍵。所需修改處包括Flash 的基地址，大小，及讀寫(xiě)命令字等。

　　3 段拷貝表

　　二級(jí)bootloader 使用一個(gè)段拷貝表（section copy table）進(jìn)行段的拷貝。段拷貝表包含每個(gè)需要拷貝的段的必要信息，如段的load 地址，段的run 地址，段的大小。段拷貝表被插入在secondary bootloader 的末尾。

　　生成段拷貝表的方法有兩種：

　　1） 使用hex conversion utility 的-boot 選項(xiàng)

　　在2.3 節(jié)中我們討論了程序文件格式的轉(zhuǎn)換和hex 命令行文件，事實(shí)上Code Composer

　　Studio 自帶的工具h(yuǎn)ex conversion utility 提供了一種更為方便的生成段拷貝表的方法，只要在hex 命令行文件中使用一些特殊的選項(xiàng)即可。特殊的選項(xiàng)有–boot, bootorg ? 和–bootsection，這三個(gè)選項(xiàng)的含義分別如下：

　　-boot 使用該選項(xiàng)時(shí)hex conversion utility 將自動(dòng)轉(zhuǎn)換所有初始化段的格式

　　-bootorg 指明段拷貝表的地址

　　-bootsection 指明二級(jí)bootloader 所在的段的名稱(chēng)

　　2） 使用linker 選項(xiàng)（LOAD_START,RUN_START,SIZE）

　　涉及段拷貝表的生成的有三個(gè)選項(xiàng)：LOAD_START,RUN_START 和SIZE，可分別獲得一個(gè)

　　段的駐留地址，運(yùn)行地址和大小。例如下列代碼可獲得text 段的駐留地址（存于

　　_text_ld_start 中），運(yùn)行地址（_text_rn_start）和段的大?。ù嬗赺text_size）

　　.text : load = FLASH_REST, run = IRAM

　　LOAD_START（_text_ld_start），

　　RUN_START（_text_rn_start），

　　SIZE（_text_size）

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　本文針對(duì)在極低譜密度，高頻譜利用率的大容量無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)研究中C6000 系列DSP的應(yīng)用程序大于1K 字節(jié)的情況，提出了一種使用二級(jí)bootloader 從Flash 啟動(dòng)DSP 的方法。該方法可應(yīng)用于采用了C6000 系列DSP 的嵌入式系統(tǒng)中，不需要額外的Flash 編程器，具有廣泛的適用性。

　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：在二級(jí)bootloader 中引入段拷貝表用以控制程序加載過(guò)程，并利用CCS 自身的編譯功能獲取段拷貝表的內(nèi)容，該方法可提高效率且準(zhǔn)確性高。