基于JTAG口对DSP外部Flash存储器的在线编程设计

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引言
      在采用TI数字信号处理器（DSP）的嵌放式硬件系统开发完成，软件也有CCS2.0集成开发环境下仿真测试通过后，怎样将编译、链接后生成的可执行文件（.Out），经过转换后的十六进制文件（.Hex）写入硬件系统的Flash存储器中，让系统脱机运行，这是许多DSP开发人员及初学者遇到并需要解决的问题。
从JTAG接口对DSP外部Flash的编程方法不只一种。本文以TMS320C6711-150 DSK板为例，介绍“在线仿真状态下”对Flash的编程。
1 Flash存储器的擦除
     Flash编程之前，应对Flash进行擦除，使其每个数据位都恢复为1状态，即全FF状态。对Flash的擦除操作需要6个总线周期，总线时序如图1。

从图1可知，各总线周期的操作为：
第一总线周期——向2AAAH地址的存储单元写入数据55H；
第二总线周期——向2AAAH地址的存储单元写入数据55H；
第三总线周期——向5555H地址的存储单元写入数据80H；
第四总线周期——向5555H地址的存储单元写入数据AAH；
第五总线周期——向2AAAH地址的存储单元写入数据55H；
第六总线周期——向5555H地址的存储单元写入数据10H。
完成上述操作后，Flash存储器被完全擦除，内部数据恢复为初始状态，全为FFH。
在TMS320C6711中，用C语言完成上述操作为：
void erase_flash()
{
*(unsigned volatile char*)FLASH_ADR1=0x00aa;
*(unsigned volatile char*)FLASH_ADR2=0x0055;
*(unsigned volatile char*)FLASH_ADR1=0x0080;
*(unsigned volatile char*)FLASH_ADR1=0x00aa;
*(unsigned volatile char*)FLASH_ADR2=0x0055；
*(unsigned volatile char*)FLASH_ADR1=0x0010；
}
在TMS320C6711系统中，Flash所在地址段为CE1空间，其开始地址为0x90000000。这样，其中的FLASH_ADR1、FLASH_ADR2在头文件中被定义为：
#define FLASH_ADR1 0x90005555
#define FLASH_ADR2 0x90002AAA
需要说明的是，在对Flash进行擦除时，应对DSP及EMIF外存储器接口进行初始化，CE1空间定义为8位读写模式。
初始化函数如下：
void c6x11_dsk_init(){ /*DSP和EMIF初始化*/
CSR=0x100; /*禁止所有中断*/
IER=1； /*禁止除NMI外的所有中断*/
ICR=0xffff; /*清除所有未完成的中断*/
*（unsigned volatile int *）EMIF_GCR=0x3300;
*(unsigned volatile int *)EMIF_CE0=0x30;
*(unsigned volatile int*)EMIF_CE1=0xffffff03;
*(unsigned volatile int*)EMIF_SDCTRL=0x07227000;
*(unsigned volatile int*)EMIF_SDRP=0x61a;
*(unsigned volatile int*)EMIF_SDEXT=0x54529;
}
2 Flash存储器的编程
       对Flash存储器进行字节编程之前，需要对它进行3个周期的编程指令操作，总线时序如图2。
  

从图2可知，各总线周期的操作如下：
第一总线周期——向5555H地址的存储单元写入数据AAH；
第二总线周期——向2AAAH地址的存储单元写入数据55H；
第三总线周期——向5555H地址的存储单元写入数据A0H；
第四总线周期——向地址的存储单元写入编程数据；
……
在TMS320C6711中，用C语言完成上述操作为：
/*---------------------------------------------------------------------*/
/*入口参数：pattern[]：数组，用于存储编程数据*/
*/ start_address:所要编程的起始地址指针*/
/* page_size：所要编程的Flash的页面尺寸*/
/*出口参数：无*/
/*---------------------------------------------------------------------*/
void flash_page_prog(unsigned char pattern[],unsigned volatile char *start_address,int page_size){
volatile int i;
unsigned volatile char *flash_ptr=start_address;
*(unsigned volatile char *)FLASH_ADR1=FLASH_KEY1;
*(unsigned volatile char *)FLASH_ADR2=FLASH_KEY2;
*(unsigned volatile char *)FLASH_ADR1=FLASH_KEY3;
for(i=0;i<page_size;i++)
*flash_ptr++=pattern;
}
其中，FLASH_KEY1、FLASH_KEY2、FLASH_KEY3的定义如下：
#define FLASH_KEY1 0xAA
#define FLASH_KEY2 0x55
#define FLASH_KEY3 0xA0

3 校验和的计算与编程原理
（1）校验和的计算
在程序中，应对Flash编程的正确性进行自动检查，把编程前数据的校验和编程后Flash中读出数据的校验和进行比较：如果相同，则编程成功；如果不相同，则编程失败。需要注意的是，在对Flash进行编程的过程中，不能用CCS2.0中的“VIEW/MEMORY…”功能看Flash中的编程数据，这样会导致一会地址编程的失败。
其C语言程序如下：
/*----------------------------------------------------------------------*/
/*入口参数：start_address:所要校验的起始地址*/
/* size_in_byte:所要校验的Flash数据字节数*/
/*出口参数：lchecksum:校验和 */
/*----------------------------------------------------------------------*/
int flash_checksum(int start_address,int size_in_byte){
int i;
int lchecksum;
unsigned volatile char*flash_ptr=(unsigned volatile char*)
start_address;
int temp;
i=0;
lchecksum=0;
while(i<size_in_byte-4){
temp=*flash_ptr++;
temp&=0xff;
lchecksum=lchecksum+temp;
i++;
}
return lchecksum;
}
(2)编程原理
     基本原理是：在仿真状态下，在PC机上运行DSP编程软件，由运行的DSP通过JTAG口从PC机上读入待编程的十六进制数据文件，由DSP将其写入到其外部Flash中，即完成用户数据文件的烧写工作。
4 编程数据的读入及编程
      编程时，由DSP程序从终端仿真计算机上打开要编程的十六进制文件，从十六进制文件中依次读入编程数据，并由DSP将其写入到其外部Flash中，程序段如下：
while(data_flag=0){
display_count++;
if(display_count==DISPLAY_SIZE){
display_count=0;
/*printf(".");*/
}
for(i=0;i<FLASH_WRITE_SIZE;i++){
j=fscanf(hex_fp,“%x”,&data);/*从文件中读入编程数据，每次取一个字节*/
if(j==EOF||j==0){
data_flag=1;
break;
}
host_buffer=data;
checksum+=data;
flash_addr+=1;
if(falsh_addr>0x90020001){
printf("ERROR:beyond valid flash address!");
}
}
//写入Flash
ptr=(unsigned volatile char *)(flash_addr-0x80);
if(data_flasg==0){
length=FLASH_WRITE_SIXZE;
flash_page_prog(host_buffer,ptr,length);
printf("Programming address:%x"，flash_addr-0x80);
}
}
注意：所采用的十六进制文件应使用“Hex6x.exe”命令，并在hex.cmd命令文件中使用“-a”参数生成的文件；指定的存储器长度必须能被128整数（len参数能被128整除）。因为AT29LV010A以扇区为操作单位，每个扇区为128字节，共1024个扇区，其格式如下：
…
-map hex.map
-a
-image
-zero
-memwidth 8
ROMS
{
FLASH:org=0x90000000,len=0x20000,romwidth=8,files={test.hex}
}
…
5 仿真运行
      将上述程序组成一个完整的程序，经过编译、链接（Project/Build命令）后，使用“File/Load Program...”将编程代码Load到DSP中，运行程序，经过几分种后即编程完毕。
结语
对DSP外部Flash编程虽不是一项关键技术，但它在整个DSP嵌入式系统开发中却有着至关重要的作用。如果开发者在设计之初就掌握了这项技术，就会大大方便系统的调试，缩短开发时间。