DSP芯片的BootLoader程序用于實現用戶程序上電自舉，它有多種工作方式。上電自舉就是將用戶存放在片外的非易失性、慢速的存儲器中的程序裝載到片內易失的、高速的存儲空間中，以保證用戶程序在DSP核內的高速運行。

多核DSP是指由多個獨立的DSP子核集成的DSP芯片，且所有DSP子核共享一套片外總線。由于每個DSP子核內部都有其自身獨立的掩模BootLoader程序，當DSP芯片上電或復位時所有DSP子核都將自行啟動自身獨立的BootLoader程序，實現用戶程序的上電自舉。

所以，多核DSP的BootLoader程序的實現方法與單核DSP的BootLoader程序的實現方法有較大的差異。為此，本文立足于實踐，以雙核DSP- TMS320VC5421的１６位并行ＥＰＲＯＭ的BootLoader程序的工作方式為例，詳細闡述了多核DSP的BootLoader程序的實現方法。

１ BootLoader程序簡介

１．１ BootLoader程序的四種工作方式

一般的DSP都采用常見的BootLoader程序工作方式來實現用戶程序的上電自舉：

處理器通信口（主端口）HPI方式--通過DSP芯片與ＰＣ機或DSP芯片與其它DSP芯片之間的主機通信端口實現上電自舉；

８位或１６位并行EPROM方式--通過DSP內核的ＤＭＡ通道實現上電自舉；

８位或１６位并行I/O方式--通過DSP芯片的片外并行I/O接口實現上電自舉；

８位或１６位串行口方式--通過DSP芯片的串行端口實現上電自舉。

在以上四種工作方式中，最常用的是１６位并行EPROM方式。即在DSP芯片上電或復位時，通過ＤＭＡ通道將存儲在核外EPROM中的程序以１６位形式存儲到核內的程序空間中。

１．２ １６位并行EPROM方式的Boot表

各種方式的BootLoader程序都有其固定格式的Boot表，用來實現用戶程序的上電自舉。１６位并行EPROM方式的Boot表如表１所示。表中的第１表項存放BootLoader程序工作方式控制字，用于DSP芯片上電或復位時確認該Boot表是否為１６位并行ＥＰＲＯＭ工作方式的Boot表。該表項內容為10AAH，表示DSP內核認為該Boot表是１６位并行ＥＰＲＯＭ工作方式的BootLoader程序的Boot表；

否則DSP內核認為該Boot表不是１６位并行ＥＰＲＯＭ的方式的Boot表；第２表項存放DSP特殊寄存器SWWSR在上電或復位時被賦予的初始化數值；第３表項存放DSP特殊寄存器ＢＳＣＲ在上電或復位時被賦予的初始化數值；第４表項存放用戶程序將要被存放在DSP核內程序空間的頁地址；第５表項存放用戶程序將要被存放到DSP核內程序空間的頁內偏移地址；

從第６表項開始依次存放用戶程序第ｍ段代碼的長度Ｎ。用戶程序第ｍ段代碼將要被存放到DSP核內程序空間的頁地址，用戶程序第ｍ段代碼將要被存放到DSP核內程序空間的頁內偏移地址，用戶程序第ｍ段代碼的第１個字，第２個字，……，第Ｎ個字；

Boot表的最后表項存放Boot表結束字００００Ｈ，表示Boot表到此結束。因此DSP內核要實現BootLoader程序，在上電復位后首先要申請到片外數據、地址總線的控制權，然后再根據Boot表完成用戶程序上電自舉過程。

１．３ １６位并行EPROM工作方式Boot表的生成

所有BootLoader程序所需的Boot表的數據結構都是通過執行包含－ｖ５４８參數的鏈接命令和Ｈｅｘ５００轉換命令的程序形成的。在鏈接過程中確定用戶程序和數據的存放地址，在Ｈｅｘ５００轉換過程中定義BootLoader程序的工作方式和用戶程序執行的入口地址等。

為了生成１６位并行ＥＰＲＯＭ方式的Boot表首先，在鏈接程序時必須設置－ｖ５４８選項；然后使用ＴＩ公司DSP開發工具自帶的ＨＥＸ５００．ＥＸＥ文件，根據用戶的ＣＯＦＦ格式的代碼生成Boot表中的相應內容。

HEX500.EXE可執行文件一般使用以下幾種參數

（１）*.out ：用戶的COFF格式的程序；

（２）-e ：確定用戶程序的入口點；

（３）-a ：以ASCII形式，根據用戶的。ｏｕｔ文件輸出對應的ＨＥＸ文件；

（４） －Boot實現用戶程序的裝載；

（５） －bootorg ：確定生成哪種形式的Boot表；

（６） －ｍｅｍｗｉｄｔｈ：確定引導方式的位數；

（７） －Ｏ *．ｈｅｘ：輸出的ＨＥＸ文件的名稱。

例如：

hex500 ti.out ／根據ti.out文件生成Boot表／

-e 0x4000 ／用戶程序的入口點為0x4000／-a ／以ASCII形式輸出ＨＥＸ文件／－Boot ／ 裝載用戶的程序ｔｉ．ｏｕｔ／

－Bootｏｒｇ ＰＡＲＡＬＬＥＬ／生成并行ＥＰＲＯＭ方式的Boot表／－ｍｅｍｗｉｄｔｈ １６ ／生成１６位的Boot表／

－ｏ ｔｉ．ｈｅｘ ／生成的ＨＥＸ文件名為ｔｉ．ｈｅｘ／

執行完該HEX500.EXE命令后，系統會創建一個文件名為ｔｉ．ｈｅｘ的ＡＳＣＩＩ文件，然后用戶根據ｔｉ．ｈｅｘ文件內容對ＥＰＲＯＭ進行編程就能產生上述的１６位并行ＥＰＲＯＭ工作方式的Boot表。

２ 多核DSP的BootLoader程序的實現

目前ＴＩ公司已經不再局限于生產單核DSP。為了提高用戶程序運行的效率，ＴＩ公司又推出了２核、４核等多核DSP。在實現多核DSP上電自舉時，每一個子核都需要申請片外總線的控制權。對于單核DSP而言，只有一個DSP內核，對應一個BootLoader程序，DSP核可以永遠擁有片外總線的控制權。

但對于多核DSP而言，由于只有一套片外總線，所以片外總線的控制權不允許也不可能永遠被其中的某一個DSP子核所擁有。因此，多核DSP需要片外總線仲裁機制，以避免片外總線沖突。

下面以雙核DSP-ＴＭＳ３２０ＶＣ５４２１的１６位并行ＥＰＲＯＭ方式的BootLoader程序實現過程為例，詳細闡述多核DSP的BootLoader程序的實現。

２．１ TMS320VC5421結構簡介

TMS320VC5421 １６位定點雙核DSP，它集中了早期ＴＭＳ３２０Ｃ５４Ｘ系列DSP的優點，并提供了許多新的功能。其內部結構與ＴＭＳ３２０Ｃ５４Ｘ系列的其它款式DSP有很大的不同，其簡單結構框圖如圖１所示。

由于每個DSP子核的工作頻率是１００ＭＨｚ，所以它的工作速率可達到２００ＭＩＰＳ，且它的每一個DSP子核都具備單核DSP（如ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２）的所有特性。２．２ TMS320VC5421的１６位并行ＥＰＲＯＭ工作方式的BootLoader程序的選擇

TMS320VC5421的兩個DSP子核在DSP芯片上電或復位時，能否啟動各自的BootLoader程序以完成上電自舉功能，是由每個子核自身的XIO和ＧＰＩＯ０／ＲＯＭＥＮ兩個管腳決定的。在DSP芯片上電或復位時，每個DSP子核自動檢測自身的ＸＩＯ和ＧＰＩＯ０／ＲＯＭＥＮ兩個管腳，如果對應的ＸＩＯ和ＧＰＩＯ０／ＲＯＭＥＮ兩個管腳都為高電平則啟動自身的BootLoader程序完成用戶程序的上電自舉。

每個DSP子核啟動BootLoader程序后，采用哪一種BootLoader程序的工作方式是由各自的ＧＰＩＯ１管腳的狀態和各自以ＤＭＡ方式從核外數據空間００００Ｈ地址單元讀入的數據決定的：檢測ＧＰＩＯ１管腳，如果ＧＰＩＯ１管腳為高電平，則采用串行口ＥＥＰＲＯＭ的BootLoader工作方式，否則采用并行ＥＰＲＯＭ的BootLoader工作方式。

若DSP子核的ＤＭＡ通道讀入核外數據空間００００Ｈ單元中的數據為１０ＡＡＨ，則采用１６位并行ＥＰＲＯＭ的BootLoader工作方式；若讀入的數據為ｘｘ０８Ｈ或ｘｘＡＡＨ則采用８位并行ＥＰＲＯＭ的BootLoader工作方式。否則將重新判斷ＧＰＩＯ１管腳的電平，進入死循環。２．３ TMS320VC5421的BootLoader程序片外總線沖突的解決

DSP核的BootLoader程序總是在DSP核上電或復位時啟動，且一啟動BootLoader程序，對應的DSP核就要申請核外的總線控制權。因此為了避免多核DSP的各個DSP子核啟動BootLoader程序時引起的片外總線沖突，可通過控制每個DSP子核的復位過程，使每個DSP子核在不同的時間內啟動自身的BootLoader程序來解決片外總線沖突的問題。

為了實現兩個DSP子核復位過程的分離，應采用如圖２所示的DSP子核復位過程控制方法。

由于ＴＭＳ３２０ＶＣ５４２１中Ａ核擁有倍頻的鎖相環電路，所以首先復位Ａ核，啟動Ａ核的BootLoader程序，實現Ａ核的用戶程序上電自舉。然后再由Ａ核的用戶程序控制Ｂ核的復位過程，啟動Ｂ核的BootLoader程序，實現Ｂ核的用戶程序上電自舉。

在Ａ核的BootLoader程序執行完后，Ａ核就會執行自身的用戶程序代碼。Ａ核的用戶程序代碼釋放片外總線的控制權，并且控制Ｂ核的復位管腳，促使Ｂ核啟動自身的BootLoader程序。如果此時Ａ核中的用戶代碼又申請片外總線控制權或正在使用片外總線，就會造成片外總線沖突。解決此沖突的辦法有如下兩個：

粗略估計Ｂ核的BootLoader程序執行時間，在Ａ核的有效程序代碼前加一個延遲程序。

在Ａ核的有效程序代碼前加入一個死循環程序，當Ｂ核BootLoader程序執行完后，Ｂ核通知Ａ核，Ａ核就跳出這個死循環程序，開始執行自己的有效代碼。

２．４ TMS320VC5421的１６位并行EPROM工作方式的BootLoader程序的編程實現

首先設計一個簡單的電路圖，在DSP的Ａ＿ＸＦ和Ｂ＿ＸＦ兩個管腳分別連接一個發光二極管，Ａ核以２Ｈｚ的頻率點亮發光二極管，Ｂ核以１０Ｈｚ的頻率點亮發光二極管。將１２８Ｋ的ＦＬＡＳＨ？ＳＳＴ３９ＶＦ４００Ａ？分成兩頁，每頁為６４Ｋ。ＦＬＡＳＨ的頁的選擇由ＴＭＳ３２０ＶＣ５４２１的Ａ＿ＢＤＸＯ管腳控制。當Ａ＿ＢＤＸ０為低電平，即ＦＬＡＳＨ的Ａ１６地址線為低電平時，選中ＦＬＡＳＨ的第一頁，由ＦＬＡＳＨ的Ａ０～Ａ１５地址線選擇頁內地址，用于存放Ａ核的１６位并行ＥＰＲＯＭ工作方式的Boot表。當Ａ＿ＢＤＸ０為高電平，即ＦＬＡＳＨ的Ａ１６地址線為高電平時，選中ＦＬＡＳＨ的第二頁，由ＦＬＡＳＨ的Ａ０～Ａ１５地址線選擇頁內地址，用于存放Ｂ核的１６位并行ＥＰＲＯＭ工作方式的Boot表。

1片外總線沖突的解決

估算Ｂ核執行BootLoader程序所需的時間后，在Ａ核的用戶有效程序之前，加一段延遲程序。

延遲的時間計算如下：

TMS320VC5421DSP的ＤＭＡ通道從片外數據空間讀取一個字到片內數據空間，需要７個指令周期時間。

統計用戶程序大小？將對應Boot表中的所有段的大小相加？Ｎ１＋Ｎ２＋．．．＝Ｎ。

延遲的時間為Ｎ×７＝７Ｎ個指令周期。

由上面所述的方法可知，只需在開始執行Ａ核的有效程序之前加一段延遲７Ｎ個指令周期的代碼即可。

（２）生成Boot表

對CPU_A來說，以Ａ核程序流程圖建立一個項目Ａｔｉ．ｍｓｋ。產生Ａｔｉ．ｏｕｔ文件后，進入該目錄的ＤＯＳ環境，鍵入：

hex500 Ati．out－ａ－ｅ 0x4000h－Boot－Bootｏｒｇ PARALLEL－ｍｅｍｗｉｄｔｈ １６－ｒｏｍｗｉｄｔｈ １６－ｏ Ａｔｉ．ｈｅｘ

生成Ａ核的１６位并行ＥＰＲＯＭ工作方式的Boot表。

對ＣＰＵ＿Ｂ來說，同樣以Ｂ核程序流程圖建立一個項目Ｂｔｉ．ｍｓｋ。產生Ｂｔｉ．ｏｕｔ文件后，進入該目錄的ＤＯＳ環境，鍵入：

hex500 Bti.out-a -e0x4000h－Boot－Bootorg PARALLEL－ｍｅｍｗｉｄｔｈ １６－romwidth １６－ｏ Bti.hex

生成Ｂ核的16位并行ＥＰＲＯＭ工作方式的Boot表。

在實現雙核DSP的上電自舉后，Ａ核和Ｂ核的用戶程序將會被存放在核內程序空間的不同頁面上。如從ＤＭＡ的角度觀看：Ａ核的用戶程序將被存放在Ａ核的程序空間的第０頁上；Ｂ核的用戶程序將被存放在Ｂ核的程序空間的第２頁上。因此Ａ核的Boot表不需要修改，而Ｂ核的Boot表中的所有存放頁地址的表項中的內容要更改為２。

（3）FLASH編程實現

根據FLASH芯片的控制時序，編寫一個簡單的DSP程序，用于將Ａ核的Boot表寫入FLASH的低６４Ｋ，將Ｂ核的Boot表寫入FLASH的高６４Ｋ。

3上電試驗結果

將電路上電后，Ａ核控制的發光二極管開始閃爍，Ｂ核控制的發光二極管也開始閃爍，且Ａ核發光二極管閃爍頻率要低于Ｂ核發光二極管閃爍頻率。由此現象可得出？Ａ核與Ｂ核的BootLoader實現成功，未產生片外總線沖突；Ａ核以２Ｈｚ的頻率點亮發光二極管，Ｂ核以１０Ｈｚ的頻率點亮發光二極管。

編輯：jq