利用C語言和GEL語言的Flash編程新方法

以TMS320VC5402為例，探討一種綜合運用C語言、數據文件及GEL語言的Flash編程新方法。該方法完全采用C語言編寫燒寫程序，解決了指針不能訪問高端Flash的問題；把引導表作成數據文件，可實現大引導表的分批次加載；通過GEL程序控制C程序執行，較好地體現了Flash編程的流程。

關鍵詞 TMS320VC5402 Flash 引導表 通用擴展語言 GEL

引言

　　在DSP應用系統開發的后期，一般需要將用戶程序寫進Flash等非易失性存儲器，以便采用并行引導的方法實現用戶程序的自舉加載。這一步驟稱為“燒寫”；針對Flash的燒寫又稱為Flash編程。以往的編程方法大多采用匯編語言編寫程序，可讀性較差，并將引導表的制作也放在程序中實現；用戶程序一變，燒寫程序就得重新編寫，不具有通用性。參考文獻[1]采用C語言完成Flash讀寫，較清晰地體現了Flash編程的思想，但是它采用指針訪問Flash空間，不能對高端Flash（64 K字存儲空間以外）進行訪問，且將引導表作成數組的方法仍顯機械。

　　這里提出的Flash編程方法完全采用C語言編寫燒寫程序，運用函數地址訪問高端Flash，借助數據文件將引導表加載到數據空間。GEL（General Extension Language,通用擴展語言）作為一種程序擴展語言，被廣泛用于調試及程序運行環境的定制。這里將GEL語言運用于Flash編程，可以控制C程序在數據加載完成后執行燒寫過程，從而實現大引導表的燒寫。

1? DSP開發板及Flash存儲器

　　筆者使用的DSP開發板上有1片TMS320VC5402通用DSP芯片、1片SST39VF400A存儲芯片（Flash）、鍵盤和液晶顯示器等。其中Flash容量為256 K字（1字=16位），組織為128個扇區或8個塊。為充分發揮Flash容量大的特點，本系統在硬件上將Flash空間的映射設計為：在上電自舉過程中，Flash空間的0x04000～0x0FFFF映射到數據空間的0x4000～0xFFFF；上電自舉完成后，整個Flash空間0x00000～0x3FFFF映射到程序空間的0x80000～0xBFFFF,即映射到了TMS320VC5402的擴展程序空間，處于高地址，因此稱為“高端Flash”。由此可知，對系統進行應用開發時，Flash總是表現為高端Flash。

圖1? Flash編程流程

2? Flash編程流程

　　用戶程序一般以可執行COFF（公共目標文件格式）文件格式存在（后綴名為.out），Flash編程所要完成的就是將此可執行文件轉換成特定的ASCII碼引導表的格式，并按此格式順序寫進Flash。Flash編程流程如圖1所示。下面僅以一個動畫顯示程序qq.out為例，介紹如何將其燒寫進Flash。

2.1? 生成引導表

　　通過Hex轉換工具，將用戶程序qq.out文件轉換成十六進制形式的ASCII碼流文件(ASCIIHex格式文件[2])qq.asc。首先編寫一個convert.cmd命令文件。部分內容如下：

　　qq.out/*用戶程序*/
　　-a/*轉換成ASCIIHex格式文件*/
　　-map qq.mxp/*包含引導表的長度等信息*/
　　-o qq.asc/*轉換成qq.asc*/

　　執行命令行“hex500 convert.cmd”將產生qq.mxp和qq.asc文件。其中qq.mxp文件有這樣的信息：“CONTENTS: 00000000…0000433b”。表示qq.asc中的引導表長度為0x433C字，內容大致為：“10 AA 7F FF 00 02 00 00…”。

2.2? 轉換成數據文件

　　編程將ASCIIHex格式文件qq.asc轉換成CCS（Code Composer Studio，代碼集成開發環境）支持的數據文件（后綴名為.dat）。例中的引導表已屬較大的表，這里將其轉換為兩個數據文件qq_dat1.dat和qq_dat2.dat，以在同一緩沖區分兩次裝載，避免因緩沖區太小而容納不了引導表的情況發生。

　　CCS支持的數據文件的第一行為文件頭信息，格式為：

　　幻數　　數據格式　　起始地址　　頁類型　　數據塊大小

其后是文件內容，每行表示一個數據。其中幻數固定為“1651”，數據格式可以選擇“1”（十六進制整型）、“2”（十進制整型）、“3”（十進制長整型）、“4”（十進制浮點型）。

　　利用VC6.0編寫該轉換程序是簡單的，程序運行后產生的qq_dat1.dat文件將是：“1651 1 4000 1 2000 0x10AA…”。從文件頭信息可知，加載該文件可將引導表裝載到數據空間0x4000起始的長度為0x2000的緩沖區中。

2.3? Flash燒寫

　　利用GEL程序將引導表形成的數據文件qq_dat1.dat和qq_dat2.dat逐次裝載到數據空間，調用C程序執行燒寫過程。

　　由于Flash空間映射到TMS320VC5402程序空間的0x80000～0xBFFFF，故實際編寫程序時使用的Flash空間的地址均需偏移0x80000。例如，Flash空間的0x5555地址單元實際上為0x85555。

　　正如前面所介紹的，雖然高端Flash囊括了整個Flash空間，但是對于C54x系列芯片，其C語言指針的寬度為16位，只能訪問64 K字范圍（0x0000～0xFFFF）之內的存儲空間，而不能訪問高端Flash（0x80000~0xBFFFF）。

　　參考文獻[3]討論了用C語言指針不能訪問C54x系列DSP擴展程序空間的問題，提出了用函數名代替指針來訪問擴展程序空間的方法，并給出了可供C程序調用的pfunc_ext.lib庫。這一方法本質上是將函數名代表的程序空間地址（20位）傳送到40位的累加器，進行累加器尋址，因此使用該庫恰好可以解決指針不能訪問高端Flash的問題。庫中以下兩個函數是有用的：

int PFUNC_wordRead(PFUNC addrProg);
//讀取（擴展）程序空間地址addrProg處的一個字
void PFUNC_wordWrite(PFUNC addrProg,int wData);
//將字wData寫到（擴展）程序空間地址addrProg處

　　為應用pfunc_ext.lib庫，需定義一些函數，并在命令文件中為這些函數所在的自定義代碼段分配段地址，以使這些函數的函數名指向Flash特定的地址單元。例如，可以編寫一個C程序源文件，定義一個空函數FLASH_5555以指向0x85555:

#pragma CODE_SECTION(FLASH_5555,"bigpointer")
void FLASH_5555(void){}

　　Flash的其他地址可依此方法得到, pfunc_ext.lib庫的具體說明見參考文獻[3]。

　　下面應用pfunc_ext.lib庫編寫了Flash擦除和編程的3個基本函數flash_erase()、flash_word_write()、flash_serial_write()，分別完成Flash擦除、字編程和連續編程。其中連續編程只是循環調用了字編程函數。擦除和字編程的流程分別如圖2和圖3所示。擦除函數的代碼如下：

//實現片擦除、塊擦除或扇區擦除，type定義擦除方式，addr給出扇區起始地址或塊起始地址
unsigned int flash_erase(PFUNC addr,unsigned type){
　　//執行SST39VF400A的擦除命令序列
　　PFUNC_wordWrite(FLASH_5555,FLASH_CMD1);
　　//0xAA﹥*(0x85555)
　　…
　　PFUNC_wordWrite(addr,type);//擦除類型命令
　　…
　　}

圖2? 擦除流程

圖3? 字編程流程

　　有了這些基本函數，就可以在主函數中完成Flash的燒寫。下面的主函數實現將引導表燒寫進Flash。

void main(){
　　…
　　asm("erase:");//擦除0x80000~0x97FFF,塊擦除
　　for(i=0;i<3;i++)
　　flag=flash_erase((PFUNC)i,FLASH_BLOCK_ERASE);
　　asm("program1:");//連續編程
　　flag=flash_serial_write(FLASH_BASE,MEM_BASE,usercode_length1);//FLASH_BASE指向0x84000
　　asm("program2:");//連續編程
　　…
　　asm("program_bootaddr:");//字編程
　　flag=flash_write_word(FLASH_FFFF,0x4000);
}

　　例中采用了塊擦除的方式。MEM_BASE是多次加載引導表的緩沖區起始地址，為與數據文件qq_dat1.dat中文件頭對應，應保證MEM_BASE指向0x4000。其方法類似于上述函數名的地址分配（使用#pragma DATA_SECTION偽指令）。最后完成字編程，使Bootloader上電時得以在數據空間的0xFFFF處讀取引導表在數據空間的起始地址，例中為0x4000。

　　為使主函數正確執行，需借GEL語言的運行調試功能，由此設計的GEL程序真正體現了Flash燒寫的流程。GEL程序流程如圖4所示，部分代碼如下：

menuitem "PROGRAMMING";
hotmenu FlashFiring(){…
　　GEL_Load("ProgramFlash.out");//加載C燒寫程序
　　…
　　if(flag){
　　GEL_Load("qq_dat1.dat");//加載數據文件
　　GEL_Go(program1); //執行連續編程
　　…
　　GEL_Load("qq_dat2.dat");//加載數據文件
　　GEL_Go(program2); //執行連續編程…
}
　　}

圖4? GEL程序流程

　　GEL程序在C程序每次執行前設定正確的環境變量并初始化緩沖區。例如，數據文件的長度usercode_length1就是需要根據實際的數據文件長度進行設定的環境變量；而在進行連續編程之前，需要GEL程序重新加載MEM_BASE緩沖區。

3? 運行結果

　　在CCS環境下選擇File/Load GEL,裝載以上GEL程序，選擇GEL/ PROGRAMMING/FlashFiring,即可實現Flash燒寫。拔掉仿真器，給系統重新上電，可以看到液晶顯示器上QQ企鵝的動畫。

4? 結論

　　通過函數地址可以進行Flash的全空間訪問；采用C語言編寫Flash擦除和編程函數，增強了程序的可讀性；將引導表作成多個數據文件，一方面適于大引導表的加載，另一方面使Flash編程算法與編程數據完全分離，提高了算法的通用性；僅在GEL程序中修改參數即可實現另一用戶程序的燒寫，體現了方法的靈活性。