《電子技術(shù)應(yīng)用》
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TMS320VC5402 DSP的并行I/O引導(dǎo)裝載方法研究
韋江維 廖義奎 農(nóng)建波 班
摘要: 介紹TMS320VC5402 DSP芯片的性能,著重分析它的片內(nèi)ROM結(jié)構(gòu)及并行I/O引導(dǎo)裝載程序,并給出利用8031單片機(jī)實(shí)現(xiàn)8位并行I/O引導(dǎo)裝載的方法。實(shí)踐證明,該方法具有很大的靈活性和實(shí)用性。
Abstract:
Key words :

  摘 要: 介紹ti" title="ti">title="TMS320VC5402" title="TMS320VC5402">TMS320VC5402">TMS320VC5402 DSP" title="DSP">DSP芯片的性能,著重分析它的片內(nèi)ROM結(jié)構(gòu)及并行I/O引導(dǎo)裝載" title="引導(dǎo)裝載">引導(dǎo)裝載程序,并給出利用8031單片機(jī)" title="單片機(jī)">單片機(jī)實(shí)現(xiàn)8位并行I/O引導(dǎo)裝載的方法。實(shí)踐證明,該方法具有很大的靈活性和實(shí)用性。
  關(guān)鍵詞: 數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 引導(dǎo)裝載 單片機(jī)


  TMS320VC5402(以下簡(jiǎn)稱C5402)是德州儀器公司(TI)1999年10月推出的性價(jià)比極高(目標(biāo)價(jià)格僅為5美元)的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。C5402主要特點(diǎn)如下[1]
  ·操作速率達(dá)100MIPS;
  ·具有先進(jìn)的多總線結(jié)構(gòu),三條16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器總線和一條程序存儲(chǔ)器總線;
  ·40位算術(shù)邏輯單元(ALU),包括一個(gè)40位桶形移位器和兩個(gè)40位累加器;
  ·一個(gè)17×17乘法器和一個(gè)40位專用加法器,允許16位帶/不帶符號(hào)的乘法;
  ·整合維特比加速器,用于提高維特比編譯碼的速度;
  ·單周期正規(guī)化及指數(shù)譯碼;
  ·8個(gè)輔助寄存器及一個(gè)軟件棧,允許使用業(yè)界最先進(jìn)的定點(diǎn)DSP C語言編譯器;
  ·數(shù)據(jù)/程序?qū)ぶ房臻g1M×16bit,內(nèi)置4K×16bit ROM和16K×16bit RAM;
  ·內(nèi)置可編程等待狀態(tài)發(fā)生器、鎖相環(huán)(PLL)時(shí)鐘產(chǎn)生器、兩個(gè)多通道緩沖串行口、一個(gè)8位并行與外部處理器通信的HPI口、2個(gè)16位定時(shí)器以及6通道DMA控制器;  
  ·低功耗,工作電源有3V和1.8V(內(nèi)核),特別適合電池供電設(shè)備。
  由此可見,與TMS32054X系列的其它芯片相比,C5402以其獨(dú)有的高性能、低功耗和低價(jià)格特性,使得一推出就受到業(yè)內(nèi)用戶的歡迎。但它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和片內(nèi)掩模的引導(dǎo)裝載(Bootloader)程序與C54X系列的其它DSP處理器[2]有較大的差異,而它的應(yīng)用對(duì)象又大多是要求能脫機(jī)運(yùn)行,如機(jī)頂盒(STB)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和數(shù)字無線通信等內(nèi)嵌式系統(tǒng)。為此,本文立足我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),簡(jiǎn)單介紹C5402 Bootloader程序分析和實(shí)現(xiàn)方法,并較為詳細(xì)地介紹并行I/O Bootloader方法。
1 幾種引導(dǎo)裝載方法
  C5402片內(nèi)掩模的Bootloader用于在上電復(fù)位時(shí)把用戶程序從外部引導(dǎo)到高速RAM中,以保證其全速運(yùn)行。C5402提供了如下四種Bootloader方法:8位或16位并行EPROM方法、8位或16位并行I/O方法、8位或16位串行口方法和處理器通信口(主端口)HPI方法。
  上電復(fù)位后,C5402檢測(cè)其MP/MC引腳,如果MP/MC=“0”則進(jìn)入Bootloader程序。進(jìn)入Bootloader后,如有INT2請(qǐng)求中斷,則進(jìn)入HPI引導(dǎo)方式,否則則讀入端口地址為0FFFFH的I/O端的引導(dǎo)方式選擇字(Boot Routine Selection、 BRS)。當(dāng)BRS=XXXX00時(shí),進(jìn)入I/O或串行口引導(dǎo)方式;如BRS=XXXX1000時(shí),進(jìn)入8位I/O引導(dǎo)方式;BRS=XXXX1100時(shí),進(jìn)入16位I/O引導(dǎo)方式,否則則進(jìn)入串行口引導(dǎo)方式。當(dāng)BRS=XXXX01時(shí),進(jìn)入8位EPROM引導(dǎo)方式,BRS=XXXX10時(shí),進(jìn)入16位EPROM引導(dǎo)方式。
2 C5402片內(nèi)ROM結(jié)構(gòu)及并行I/O引導(dǎo)裝載程序分析
  C5402提供了4K×16bit 的掩模ROM,其具體內(nèi)容見表1。C5402上電復(fù)位后,如果MP/MC=“0”則從F800h地址開始運(yùn)行Bootloader程序。在進(jìn)入8位并行I/O引導(dǎo)程序以前,C5402與外部I/O要進(jìn)行一系列的通信聯(lián)絡(luò),其程序框圖如圖1所示。

    


  以下是8位并行I/O引導(dǎo)程序片段下:
  行號(hào) 源程序 注 解
  (標(biāo)號(hào))
  END ;讀入用戶代碼結(jié)束并轉(zhuǎn)執(zhí)行用戶程序
  1 CALL (21) ;調(diào)用讀數(shù)據(jù)子程序
  2 STL B、61h ;B的內(nèi)容→61H單元
  3 CALL (21) ;調(diào)用讀數(shù)據(jù)子程序
  4 STL B、 62h ;B的內(nèi)容→62H單元
  5 CALL (21) ;調(diào)用讀數(shù)據(jù)子程序
  6 BC (END)、 BEQ ;B=0時(shí)結(jié)束
  7 SUB #01h、0、B、B ;B-1→B
  8 STLM B、BRC ;B→BRC
  9 CALL (21) ;調(diào)用讀數(shù)據(jù)子程序
  10 STL B、 68h ;B的內(nèi)容→68H單元
  11 CALL (21) ;調(diào)用讀數(shù)據(jù)子程序
  12 ADD 68h、16、B、B ;68H移位后加B→B
  13 LD B、0、A ;B→A
  14 RPTD (20)-1 ;循環(huán)15-19
  15 CALL (21) ;調(diào)用讀數(shù)據(jù)子程序
  16 SSBX XF ;XF=1
  17 BC (17)、BIO ;BIO=0則等待
  18 WRITA B ;把B的內(nèi)容寫到*A
  19 ADD #01h、0、A、A ;A+1→A
  20 B (5) ;跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)為5
    ·
    ·
    ·
  21 SSBX XF ;XF=1
  22 BC (22)、BIO ;BIO=0則等待
  23 RXBX XF ;XF=0
  24 BC (24)、NBIO ;BIO=1則等待
  25 PORTR 0000h、 B ;讀0地址端口→B
  26 SFTL B、8、B ;B左移8位→B
  27 SSBX XF ;XF=1
  28 BC (28)、 BIO ;BIO=0則等待
  29 RXBX XF ;XF=0
  30 BC (30)、 NBIO ;BIO=1則等待
  31 PORTR 0000h、68h ;讀0地址端口→68
  32 ANDM 000ffh、68h ;邏輯與
  33 OR 68h、 B ;邏輯或后→B
  34 RET ;返回
  在上述程序中,END標(biāo)號(hào)給出I/O讀入操作結(jié)束后所轉(zhuǎn)移的入口地址,之后轉(zhuǎn)到61H和62H給出的入口地址執(zhí)行用戶程序。第1~4行讀入入口地址;第5?觸8行讀入數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度;第9~13行讀入數(shù)據(jù)塊首地址;第14~20行讀入數(shù)據(jù)塊。為了更好地了解這段程序的工作過程及其原理,圖2給出了8位并行I/O Bootloader程序流程圖。第21~34行為讀數(shù)據(jù)子程序,在該程序中,利用了XF和BIO信號(hào)與外部I/O進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò),其信號(hào)時(shí)序如圖3所示。


3 C5402并行I/O引導(dǎo)裝載方法的實(shí)現(xiàn)
3.1 硬件電路分析

  為了滿足C5402 DSP 8位并行I/O Bootloader引導(dǎo)程序的時(shí)序要求,本文利用8031單片機(jī)作智能I/O部件,圖4為C5402與8031的連接電路圖。在圖中,U3為TMS320VC5402DSP,U?為8031單片機(jī),U1、U2均為SN74AHC245,單片機(jī)系統(tǒng)中的EPROM電路沒有給出。


  U1、U2的DIR引腳接地,數(shù)據(jù)傳輸方向?yàn)锽→A。U2的B7~B4和B2~B0接地,B3接DVDD(3.3V),/CE端接系統(tǒng)復(fù)位信號(hào),保證了在上電復(fù)位期間U2給C5402提供00001000B數(shù)據(jù),使其進(jìn)入8位并行I/O引導(dǎo)模式,而當(dāng)復(fù)位信號(hào)無效后,U2的/CE=“1”片選信號(hào)無效而脫離系統(tǒng)。U1的作用是數(shù)據(jù)緩沖兼作電平轉(zhuǎn)換器,U1的VCCD端接4.3V,其作用是將8031輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換成5402能接受的CMOS電平;U1的/CE斷接8031的P3.3(/INT)腳,在系統(tǒng)復(fù)位直到執(zhí)行CLR P3.3之前都保持高電平,在此期間U1無效,保證了U2正常供給5402所需的數(shù)據(jù)。8031的P3.0(RXD)、P3.1(TXD)作為握手信號(hào),分別與C5402的/BIO和XF相連。JP3、JP4可供用戶跳線選擇C5402的系統(tǒng)時(shí)鐘以及選擇C5402的運(yùn)行模式。
3.2 程序設(shè)計(jì)
  根據(jù)以上分析,本文設(shè)計(jì)了如下8031匯編程序。首先使U1的/CE有效,然后等待C5402的XF為低電平,XF=“0”后,使8031的P3.1=“0”即BIO=“0”C5402進(jìn)入等待數(shù)據(jù)狀態(tài)。在數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線之后,使BIO=“1”通知C5402讀取I/O端口數(shù)據(jù)。程序中,UC定義的代碼前面22個(gè)字節(jié)是與C5402的聯(lián)絡(luò)碼,從第23個(gè)字節(jié)開始才是用戶程序代碼。
    ·
    ·
    ·
  CLR P3.3 ;使U1(AHC245)CE=0
  W1: JB P3.0、W1 ;XF=1等待
  CLR P3.1 ;使BIO=0
  MOV R4、#00H ;初始化變址寄存器
  W2: JNB P3.0、W2 ;XF=0等待
  MOV DPTR、#UC ;指向用戶代碼首地址
  MOV A、R4 ;變址送A
  MOVC A、@A+DPTR ;取用戶代碼
  MOV P1、A ;送到數(shù)據(jù)總線
  SETB P3.1 ;使BIO=1
  W3: JB P3.0、W3 ;XF=1等待
  CLR P3.1 ;使BIO=0
  INC R4 ;指向下一代碼
  CJNE R4、#0FFH、W2 ;未完重來

  UC: DB 08H、0AAH、00H、00H
  DB 00H、00H、00H、00H
  DB 00H、80H、00H、25H
  DB 00H、00H、00H、80H
  DB 0F4H、95H、0E9H、27H
  DB 0F3H、10H ;以上為與C5402的聯(lián)絡(luò)碼用戶程序代碼
  TMS320VC5402 DSP是C54X家族乃至TI的DSP家族的最新成員,正以其極高的性價(jià)比被越來越多的用戶所接受。本文利用廉價(jià)、通用的8031單片機(jī)實(shí)現(xiàn)C5402 8位并行I/O Bootloader功能,一方面,可以很好地解決快速DSP與慢速I/O(EPROM)之間的數(shù)據(jù)傳輸問題;另一方面,C5402 Bootloader成功后,8031還可作為“協(xié)助理器”使用,從而極大提高了系統(tǒng)的靈活性和實(shí)用性。具有廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
1 TMS320VC5402 Fixed-Point Digital Signal Processor(literature number SPRS079)、 from http://www.ti.com/.
2 張雄偉.DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社,1997

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