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标题: DSP外部Flash存储器在线编程的软硬件设计 [打印本页]

作者: liyf 时间: 2012-1-16 19:03
标题: DSP外部Flash存储器在线编程的软硬件设计

???? 摘要：详细介绍DSP与Flash存储器的两种硬件接口方式及在线编程，分析了两种硬件接口方式下在线编程的区别，给出了相应的在线编程核心代码并在实际电路上测试通过，可作为DSP嵌入式系统设计的参考。
　　引言
　　随着嵌入式系统向体积更小、性能更高的方向发展，传统的DIP(双列直插)集成电路因体积庞大、元器件I／O引脚数量受封装限制等缺陷，已逐渐淡出人们的视线。在嵌入式产品设计中，大量采用SMT贴片元器件，既提高了性能，又节省了宝贵的空间。由于采用贴片元器件，无法将Flash存储器等元器件从电路板上取下来单独进行编程。专用编程器的方式已经很少采用，取而代之的是采用基于仿真器连接的JTAG接口的在线编程方式。这种在系统带电编程的方式不受时间和空间的限制，随时随地都可进行，且产品软件版本升级容易。
　　在嵌入式系统中，为了实现程序的脱机自动运行，程序往往固化在电可擦除的Flash存储器中。要实现一个嵌入式系统的带电脱机运行，在线编程就成为嵌入式系统开发过程的必经之路。由于在线编程涉及到硬件和软件方面的内容，因此要从顶层设计和系统的角度来考虑在线编程。硬件设计要为软件设计作铺垫，尽可能简化软件设计。
　　本文以TI公司的DSP芯片TMS320C6711D和AMD公司的4 Mb Flash存储器AM29LV400B为例来介绍两种在线编程方式。
　　1 DSP与Flash存储器的两种硬件连接关系
　　1．1 以Ready信号作为硬件握手
　　带有Ready信号的TMS320C6711D的EMIF(Exterhal Memory Interface)接口与Flash存储器AM29LV400B的硬件连接如图1所示。由于AM29LV-400B输出的就绪信号／忙信号()为OD(漏极开路)输出，需要在该信号上加上拉电阻并连接到VCC。

　　2 软件设计
　　2．1 带有硬件握手的软件设计
　　带有Ready信号连接的Flash存储器编程时序如图3所示。Flash的就绪信号／忙信号()输出为低电平时，表明Flash正忙，处于编程或擦除状态。由于DSP与Flash存储器采用Ready／Busy信号作为硬件握手信号，当Ready／Busy信号为低电平时，CPU在总线时序上插入等待周期，直到Ready／Busy信号解除(为高电平)。在Ready信号为低电平期间，由于CPU处于等待状态，程序被暂停执行，因此不需要通过软件来判断Flash存储器的编程或擦除状态。

　　可见，在没有硬件握手的情况下，需要通过软件来判断当前Flash存储器编程或擦除的状态来进行编程操作。如果Flash存储器正处于编程或擦除过程中，则无法继续对Flash存储器进行编程，需等到Flash存储器上一次数据编程(写入)完成时才能进行下一次数据编程(写入)。否则，会得到错误的编程结果，造成编程后数据校验失败。
　　大多数Flash存储器都提供了一个或几个状态位来表示当前Flash存储器编程或擦除的状态，大多支持通过其数据总线D7数据位的状态来判断Flash存储器当前编程或擦除的状态。这是大多数Flash存储器数据手册推荐的编程轮询算法，但经过笔者测试，这种算法比较繁琐，会造成部分编程内容不正确，可采用将编程数据读出、与写入数据进行比较的简单方法，实现软件等待状态的插入。
　　说明：TMS320C6711D与AM29LV400B Flash存储器采用16位数据连接，DSP EMIF CEl存储器空间初始化为32位总线宽度(CEl端口连接16位Flash存储器)，读取／写入Flash存储器的32位数据中高16位无效。
　　带有软握手的Flash存储器编程函数如下：

　　3 两种在线编程方式的区别
　　在硬件上加入硬件握手的Flash存储器在线编程方式设计简单，在应用中只须考虑擦除和编程，而无须考虑Flash存储器的当前状态。当Flash存储器正处于擦除和编程状态而未完成时，Flash存储器产生的忙信号通过Flash存储器与DSP之间的硬件连接直接送入DSP，由DSP硬件在其总线访问周期中自动插入等待周期，暂停DSP处理器的执行；当Flash擦除和编程状态完成时，由Flash存储器产生的就绪信号通过Flash存储器与DSP之间的直接硬件连接将就绪信号送入DSP，解除DSP的等待状态，继续程序的执行。而采用软件握手的Flash在线编程方式需要程序员在软件中判断Flash存储器的当前状态。只有当Flash存储器擦除过程完成时，才能对其进行编程；当Flash存储器的一次编程(数据写入)过程完成时，才能进行下一次的编程(数据写入)。软件设计繁琐，且要经过多次调试。

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