HPI自举在TMS320VC5402芯片上的实现

1、HPI自举在TMS320VC5402芯片上的实现摘要在由系列组成的多机系统中，往往用进行多机数据交换。由于的功能特性，产生了一种新的应用 使用对进行自举。介绍了使用对3205402进行自举，从而省掉了的，使只使用，提高了 处理速度，并使具有更大的控制权，很适合多处理器系统。关键词自举当前，数字信号处理器芯片以其强大的运算能力在通信、 电子、图像处理等各个领域得到了广泛的应用。使用的系统可以按处理器使用的数目分为单处理器系统和多处理器 系统。单的系统尽管结构简单，但系统的功能将不可避免地有有所限制。由于的控制功能不是非常强大，在应用中往往不得不把作为目标系统 专门负责复杂的运算，而另外使用一个主

2、机机或是单片机对整个系统的运 行实行控制。所以，在使用的多处理器系统中，主机单片机、机、另一个芯片与目 标系统的数据交换就成应用系统设计中必须考虑的重要问题。1主机接口的传统解决方案解决主机与目标系统的数据交换是一个非 常复杂的问题，传统的方式是采用或全局存储器完成多机系统中的数据共 享。在方式下，读写共享人存必须要求其它处理器处于停止工作的状态，所以共享存储器的方式往往不为人所用全局存储器是多个处理器共享的存储器。 在使用全局存储器的应用系统中，的地址空间被分成局部块和全局块。 局部块用于完成处理器自己的工作，而全局块则用来完成与其它处理 器的通信工作。在 3205 器件中，使用全局存储器分

3、配寄存器完成对全局内存的管理 工作。指定部分内存为全局内存。比如，3205 器件能够分配全局数据内存空间， 并通过和控制信号实现 与该内存的通信。当需要寻址全局内存空间时，和信号变低电平。 于是外部逻辑进行全局内存控制权的裁决，裁决的结果将通过选通信 号通知某个 3205，从而使该现在就拥有对全局内存的控制权。显然，使用全局内存的方式来完成多的共享数据通信是非常方便的。 但是，应用系统往往由单片机作为主机，作为目标系统构成。 由于当前使用最多的单片机往往是 8 位机，使用 16 位机的共享内存 完成主机与的数据交换不是处理太复杂就是资源利用不充分。为了解决与低档 8 位主机的数据交换问题， 公

4、司在 32054 系列中使用 了接口。将以往一些需片外实现的功能集成在片内，简化了与主机的连接，同 时主机可以达到很高访问速度。该端口在 3206 系列的器件中也得到了保持，且功能有所增强。范文先生网收集整理 23205402 的 3205402 是公司的 54系列定点， 具 有低功耗，高性能的特点。增强的多总线结构，三条独立的 16 数据存储器总线和一条程序存储 器总线； 40 运算逻辑单元，包括一个 40 的桶形移位器和两个独立的 40 累加器，17X 17并行乘法器；连接一个40的专用加法器，可用来进行非流 水单周期乘加运算；比较、选择和存储单元用于运算器的加比较选择；指 数编码器在一个

5、周期里计算一个 40 累加器的指数值；两个地址发生器中 有八个辅助寄存器和两个辅助寄存器运算单元；数据总线具有总线保持特 性。存储器扩展地址模式可最大寻址到1 X 16外部程序空间，4X 16片上，16X 16双访问片上。指令集支持单指令循环和块循环，存储块移动指令提供了高效的程序 和数据存储器管理，支持 32 长字操作数指令，支持两个或三个操作数读 指令，支持并行存储和并行加载的算术命令、条件存储指令和中断快速返 回，支持定点语言编译器。片上硬件资源软件可编程等待状态发生器和可编程存储单元转换，连 接内部振荡器或外部时钟源的锁相环时钟发生器，两个多通道缓冲串口， 增强型 8并行主机接口 8，

6、两个 16定时器， 6通道直接存储器访问控制器。电源低功耗，工作电源有 33和 18内核，用节电模式的 1、2及 3指 令做功率控制，可禁止信号。速度在 33供电 18 核心电压下单周期定点指令的执行周期为10100。仿真符合 11491 边界扫描逻辑标准的片内扫描仿真逻辑接口。5432054 系列芯片中的，能够顺序传送或随机传送数据，产生中断和 中断，接口灵活，并可通过总线访问片内。当 32054 与主机或主设备交换信息时，是主机的一个外围设备。有8根数据线0乙在32054与传送数据时，能自动将外部接口传来 的连续数据组合成 16 位数后传送给。如果和竞争同一个地址，则优先，等待一个周期。3

7、2054 系列发展到 3205402 的时候，其已经得到了增强，被称为 -8。和 32054 系列前几款芯片中的标准相比， -8 在几个方面有所不同，见 表 1 。表 1-8 和标准的主要差别增强型 -8 标准可访问所有片内空间访问总是 与 32054时钟同步和 32054都可访问片内可访问所有片内 2的空间-模式下 访问与 32054 时钟同步 -模式，具有独占的访问权 -8 的使用是通过对、和 三个寄存器赋值实现的。是地址寄存器，是控制寄存器，而是数据寄存器。简单地说，通过外部引脚 0 和 1选中不同的寄存器，则当前发送 8位 数据就到该寄存器。在使用上，由于是 16 位寄存器，而 -8

8、是 8 位的数据宽度，所以向写 数据时，需要发送两个一样的 8 位数据。而地址寄存器选择后，直接向它写数据就可以了，但是要注意和的顺 序。另外，具有自动增长的功能，在每写入一个数据前和每写入一个数据 后，会自动加 1。这样，如果使能了该功能，只需设定一次即可实现连续数据块的写入 和读出。数据寄存器，严格就应该叫做数据缓冲寄存器，因为最终数据是要写 到片内的。只是在实现上，数据首先从发到中，然后根据指定的地址，中的数据 再写到片内的地址中。不过对用户而言，该过程是透明的。3 使用对进行自举是作为多机数据交换而出现的，但是由于其功能特 性，又产生一种新应用 使用对进行自举。实际上， 3205 系列

9、在片内固化的程序中对自举提供了全面的支持。笔者在系统的开发中， 实现了使用对 3205402 的自举，从而省掉了的， 使只使用，提高了处理速度，并使具有更大的控制权，很适合多处理器系 统。对于计算机插卡式的系统，程序可以从机的硬盘上获取，从而减小了 插卡版面空间占用，提高了处理速度。在实现上，需要解决以下几个问题。31 片内固化的程序对自举的支持自举从本质上说就是在启动后通过 某种方式获取运行代码并开始运行，这个过程是在固化在片内的程序辅助 下完成的。在上电以后，程序按照一定的顺序依次检验何种自举方式可用，自举 方式包括方式、方式、标准方式、方式和方式。查询方式是否可用是这样进行的在启动以后，

10、片内07 地址的值被置为 0 ，不断检验 07 地址处是否出现了可用的程序指针的跳转地址。 当其发现该地址内的值不为 0 时，即判定为已由外部进行了自举程序 加载，并按照该值跳转指针，开始运行，从而完成方式自举 32 突破 4 的 空间限制由于 -8 的特性，能够访问所有的片内空间，对于3205402 来说，其片内地址空间从 0000 到 3，一共 4。这已经大大超过了标准的 2 的大小，但是对于大多数应用程序来说， 片内除了放置程序代码以外，很可能还需要留出一部分供数据空间使用。 实际上，大部分代码都可能放置在片外的程序空间，而这部分空间并 不是通过 -8 所能够访问得到的。所以需要使用某种

11、技术突破 4 的片内空间限制。 由于程序本身是能够访问到所有程序、数据空间的，所以可以首先放 置一个体积不大于 4 的程序到内，再由该程序和协作完成超出片内的代码 放置工作。一般将上述的首先放入的程序称为程序，其功能比较简单，本身不超过 4 ，可以由全部放入到 3205402 的片内中，并被启动。 基于此种思路的流程图如图 1 所示。33 程序代码的定位编程序的时候使用符号作为地址， 经编译、链接后， 符号所表示的相对地址已经转化为绝对地址。要使程序能够正常运行，需要将程序代码写到指定的位置 绝对地在应用的自举方式中，和需先后完成代码和应用程序代码的定位工作因此，在的外存储器中，至少需要保存程

12、序代码和相应的地址信息。这些数据在由自举程序写到后，被拼接成正确的可执行代码、已初始 化数据等，并被正确定位。一般来说，的外存储器中的自举数据是格式的。 虽然格式有很多种，但任何一种包含有地址等信息的 16 进制格式文 件都是适用的。常见的格式有、 -等格式，如图 2 所示。 在各种格式中，格式相对来说比较适宜，因为在格式的文件中，代码 被分为每行一个块，这种分块的最大长度固定，因此在内预留的缓冲区的 大小容易计算。格式的文件的格式为 1 作为每块的起始标志，总是； 2-3 表示该真中 有效数据的长度，最长为 32 个。这种有效数据可能是程序代码，也可能是扩展地址信息； 4-7 表示该 真内代

13、码的起始地址； 8-9 是类型， 00 表示程序挖出， 01 表示结束， 04 表示扩展地址信息； 10 之后是代码，直到最后两个，表示校验位。校验位的值是该真中先前数据值和的补码。根据选定的格式，首先按照该格式的定义对的数据进行解释，获取各 种信息后，将其在 3205402 片内中组成可执行程序。然后在和的共同作用下，对应用程序的数据进行解释，最后完成其在 中的拼接、定位并启动应用程序 跳转到应用程序的起始地址。4 系统软硬件设计与实现 41 系统框图在笔者开发的系统中， 使用了对3205402 进行自举的功能其中相应部分的框图如图 3 所示。 对于机插卡的系统，该框图更可以省略掉以右的部分

14、，而直接使用机 的和硬盘作为相应的控制和只读存储器件。这样，仅需要为配备即可使其正常运行。42 程序设计按照前面所说，程序的作用是用于突破 32054024 片内空 间限制的中间程序，其功能无非就是按照和的某种约定，获取程序代码和 相应地址信息，在所能够访问到的存储器空间片内和片外生成程序代码。由于的功能比较少，故其可以做得非常小。其中关键的生成程序代码部分的代码如下,1;程序代码目的地址,1;程序代码长度,20;接收程序代码缓冲区 #,4；获取程序代码目的地址 *4，#,3；获取程序代码 #，5；获取程序 代码长度*+5#-1*5 ;定位*3+ _启动43运行流程按照前述的系统构成， 首先将机上调试好的程序和应用程序一般为格式转换成文件，并通过串口 将这些文件存放到的中，在存放过程中应将文件原样保存，以保留其中所 有的信息。