1 引言

　　德州儀器 （Texas Instruments），簡稱TI，是的半導(dǎo)體公司，為現(xiàn)實世界的信號處理提供創(chuàng)新的數(shù)字信號處理（DSP）及模擬器件技術(shù)。除半導(dǎo)體業(yè)務(wù)外，還提供包括傳感與控制、教育產(chǎn)品和數(shù)字光源處理解決方案。TI總部位于美國得克薩斯州的達拉斯，并在25多個國家設(shè)有制造、設(shè)計或銷售機構(gòu)。

　　在極低譜密度，高頻譜利用率的大容量無線傳輸技術(shù)中，高速實時信號處理成為技術(shù)的 關(guān)鍵。目前市場上，能滿足對高速實時信號處理的需要有具有良好的可編程性的器件主要有 DSP 和FPGA。

　　（1） 主機啟動

　　如果選擇主機啟動模式，在復(fù)位信號結(jié)束后，DSP 的CPU 被內(nèi)部“阻塞”而其他部分都 被釋放。在此期間，一個外部的主機在必要時可以通過主機接口初始化CPU 的內(nèi)存空間，包 括配置與啟動相關(guān)的內(nèi)部寄存器。在程序加載完后，CPU 被從“阻塞”中喚醒，然后 從地址0 處執(zhí)行指令。在CPU 被喚醒后，CPU 需要將DSPINT 位清零。

　　（2） ROM 啟動

　　如果采用ROM 啟動模式，則C6000 系列的DSP（C621x/C671x/C64x）復(fù)位后自動從CE1 空間的起始處拷貝1K 字節(jié)的代碼到內(nèi)存空間。該拷貝過程由EDMA 完成，使用默認(rèn)的Rom 時鐘。在此過程中CPU 一直處于“阻塞”狀態(tài)，直到拷貝完成后才被被喚醒，然后從地址0 處開始執(zhí)行程序[1]。

　　（3） 無啟動

　　如果選擇無啟動模式，CPU 復(fù)位后直接從地址0 處開始執(zhí)行指令。 C6000 系列DSP 的器件配置情況決定了選擇的啟動方式。具體來說就是DSP 的啟動模式 管腳（boot mode pins）接上拉還是下拉電阻。以C6416 為例，BEA[19：18]是啟動模式管 腳，它們?nèi)〔煌闹担ㄉ侠娮璐怼?”，下拉電阻代表“0”）代表的含義如表1-1 所示：

　　如果DSP 的程序小于1K 字節(jié)，那么上述ROM 啟動機制已經(jīng)可以完成程序的加載。然而 事實上大部分DSP 的程序會大于1K 字節(jié)，這時就需要創(chuàng)建一個特定啟動程序來完成更多代 碼的加載。該特定啟動程序又被稱作二級bootloader[2]。

　　在需要二級bootloader 的程序中，這段特定啟動代碼通常駐留在ROM 存儲器的起始位 置以便在DSP 復(fù)位后能自動被加載到內(nèi)存地址0 處。當(dāng)1K 字節(jié)代碼被加載完畢后，CPU 開 始從地址0 處執(zhí)行，也就是執(zhí)行二級bootloader 的內(nèi)容。二級bootloader 的功能就是將程 序的剩余部分拷貝到內(nèi)存中。

　　2 啟動方法的設(shè)計與實現(xiàn)

　　采用二級bootloader 的DSP 啟動方法的實現(xiàn)大體分為四步：配置存儲器；編寫 secondary bootloader 代碼；編譯程序，轉(zhuǎn)換目標(biāo)文件的格式；將程序燒寫進FLASH。圖1 為實施該啟動方法的硬件平臺示意圖，其中DSP 的型號選擇C6416，F(xiàn)LASH 的型號選擇 AM29LV800B。

　　2.1 配置存儲器

　　2.1.1 定義存儲器分區(qū)

　　BootLoader就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序，我們可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適狀態(tài)，以便為終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。在嵌入式系統(tǒng)中，通常并沒有像BIOS那樣的固件程序（注，有的嵌入式CPU也會內(nèi)嵌一段短小的啟動程序），因此整個系統(tǒng)的加載啟動任務(wù)就完全由BootLoader來完成。比如在一個基于ARM7TDMI core的嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)在上電或復(fù)位時通常都從地址0x00000000處開始執(zhí)行，而在這個地址處安排的通常就是系統(tǒng)的BootLoader程序。

　　為了實現(xiàn)使用二級bootloader 的ROM 啟動，需要將FLASH 劃分為FLASH_BOOT, FLASH_REST 兩個區(qū)。這兩個區(qū)分別存儲由on-chip bootloader 拷貝的程序段和由secondary bootloader 拷貝的程序段。對于非BIOS 程序，Memory 段定義在linker command file 中。一個C6416 的Memory 段定義的例子如下所示：

　　在專用的嵌入式板子運行GNU/Linux系統(tǒng)已經(jīng)變得越來越流行。一個嵌入式Linux系統(tǒng)從軟件的角度看通常可以分為四個層次：

　　（1） 引導(dǎo)加載程序。包括固化在固件（firmware）中的boot代碼（可選），和BootLoader兩大部分。

　　（2） Linux內(nèi)核。特定于嵌入式板子的定制內(nèi)核以及內(nèi)核的啟動參數(shù)。

　　（3） 文件系統(tǒng)。包括根文件系統(tǒng)和建立于Flash內(nèi)存設(shè)備之上文件系統(tǒng)。通常用ramdisk來作為rootfs。

　　（4） 用戶應(yīng)用程序。特定于用戶的應(yīng)用程序。有時在用戶應(yīng)用程序和內(nèi)核層之間可能還會包括一個嵌入式圖形用戶界面。常用的嵌入式GUI有：MicroWindows和MiniGUI等。

　　2.1.2 COFF 段的定位

　　COFF – 通用對象文件格式（Common Object File Format），是一種很流行的對象文件格式（注意：這里不說它是“目標(biāo)”文件，是為了和編譯器產(chǎn)生的目標(biāo)文件（*.o/*.obj）相區(qū)別，因為這種格式不只用于目標(biāo)文件，庫文件、可執(zhí)行文件也經(jīng)常是這種格式）。大家可能會經(jīng)常使用VC吧？它所產(chǎn)生的目標(biāo)文件（*.obj）就是這種格式。其它的編譯器，如GCC（GNU Compiler Collection）、ICL（Intel C/C++ Compiler）、VectorC，也使用這種格式的目標(biāo)文件。不僅僅是C/C++，很多其它語言也使用這種格式的對象文件。統(tǒng)一格式的目標(biāo)文件為混合語言編程帶來了極大的方便。

　　當(dāng)然，并不是只有這一種對象文件格式。常用格式的還有OMF-對象模型文件（Object Module File）以及ELF-可執(zhí)行及連接文件格式（Executable and Linking Format）。OMF是一大群IT巨頭在n年制定的一種格式，在Windows平臺上很常見。大家喜歡的Borland公司現(xiàn)在使用的目標(biāo)文件就是這種格式。MS和Intel在n年前用的也是這種格式，現(xiàn)在都改投異側(cè)，用COFF格式了。ELF格式在非Windows平臺上使用得比較多，在Windows平臺基本上沒見過。

　　DSP 程序是以COFF 段的形式在內(nèi)存中存放的。一個COFF 段就是一個代碼或數(shù)據(jù)塊，

　　它在內(nèi)存中占據(jù)連續(xù)空間。COFF 段分為自定義段，初始化段和未初始化段三種。COFF 段可

　　以有各種屬性，其中l(wèi)oad 屬性和run 屬性跟DSP 啟動有密切關(guān)系。Load 屬性指明段的存儲

　　地址，run 屬性指明段的執(zhí)行地址。二級bootloader 負責(zé)將所有的段從load 地址拷貝到run

　　地址。例如：

　　.text: LOAD= FLASH, RUN= IRAM

　　表示代碼段。text 被存儲在flash 中，DSP 啟動時二級bootloader 將該段拷貝到IRAM 中。

　　2.2 編寫Secondary Bootloader 代碼

　　對于C6416，外部存儲器接口（EMIF）需要正確配置以后才可以訪問外部存儲器件。在這項工作完成后，二級bootloader 應(yīng)該將所有的初始化段從它們的load 地址拷貝到run 地址，之后再跳轉(zhuǎn)到_c_int00，也即是程序入口點。Secondary Bootloader 用匯編語言編寫，因為此時C 環(huán)境尚未建立。

　　本文第三部分詳細說明了有關(guān)段拷貝表的內(nèi)容。

　　完成二級bootloader 代碼的編寫后，應(yīng)將它添加入工程，與工程的其他代碼一同編譯鏈接生成。out 文件。

　　2.3 轉(zhuǎn)換目標(biāo)文件的格式

　　編譯鏈接生成的是。out 格式文件，然而Flash 一般接收的是ASCII 格式的文件[3]。CCS附帶的工具hex conversion utility 可將。out 文件轉(zhuǎn)換為ASCII 格式的。hex 文件，Hex6x以命令行文件的形式執(zhí)行。Hex 命令行文件中，首先指明輸入文件（。out），輸出文件的格式和ROM 的大小及類型，以及哪些段需要被放在ROM 中。一個Hex 命令行文件的例子如下所示（注釋內(nèi)容用“/*”和“*/”括起）：

　　-a /*輸出文件采用ASCII 格式*/

　　-image /*鏡像模式*/

　　-memwidth 8 /*ROM 數(shù)據(jù)寬度8bit*/

　　ROMS

　　{

　　FLASH: org = 0x64000000, len=0x100000, romwidth = 8, files =

　　{.\rom_boot.hex}

　　}

　　SECTIONS /*列出所有需要固化在Flash 中的COFF 段*/

　　{

　　.vectors /*中斷向量表段*/

　　.boot_code /*二級bootloade 段r*/

　　.text /*代碼段*/

　　.cinit /*全局變量初始值段*/

　　}

　　2.4 將程序燒寫進Flash

　　將2.3 節(jié)生成的ASCII 文件燒寫進Flash 可以使用CCS 自帶的FlashBurn 工具。

　　FlashBurn 是一個帶圖形界面的軟件，它首先將一個稱作FlashBurn Target Component（FBTC）的程序到DSP 內(nèi)存中，通過與FBTC 的實時數(shù)據(jù)交換完成對Flash 的擦除編程等操作。

　　針對不同的硬件（DSP，F(xiàn)lash 型號）修改FBTC 是該方法的關(guān)鍵。所需修改處包括Flash 的基地址，大小，及讀寫命令字等。

　　3 段拷貝表

　　二級bootloader 使用一個段拷貝表（section copy table）進行段的拷貝。段拷貝表包含每個需要拷貝的段的必要信息，如段的load 地址，段的run 地址，段的大小。段拷貝表被插入在secondary bootloader 的末尾。

　　生成段拷貝表的方法有兩種：

　　1） 使用hex conversion utility 的-boot 選項

　　在2.3 節(jié)中我們討論了程序文件格式的轉(zhuǎn)換和hex 命令行文件，事實上Code Composer

　　Studio 自帶的工具hex conversion utility 提供了一種更為方便的生成段拷貝表的方法，只要在hex 命令行文件中使用一些特殊的選項即可。特殊的選項有–boot, bootorg ? 和–bootsection，這三個選項的含義分別如下：

　　-boot 使用該選項時hex conversion utility 將自動轉(zhuǎn)換所有初始化段的格式

　　-bootorg 指明段拷貝表的地址

　　-bootsection 指明二級bootloader 所在的段的名稱

　　2） 使用linker 選項（LOAD_START,RUN_START,SIZE）

　　涉及段拷貝表的生成的有三個選項：LOAD_START,RUN_START 和SIZE，可分別獲得一個

　　段的駐留地址，運行地址和大小。例如下列代碼可獲得text 段的駐留地址（存于

　　_text_ld_start 中），運行地址（_text_rn_start）和段的大小（存于_text_size）

　　.text : load = FLASH_REST, run = IRAM

　　LOAD_START（_text_ld_start），

　　RUN_START（_text_rn_start），

　　SIZE（_text_size）

　　4 結(jié)束語

　　本文針對在極低譜密度，高頻譜利用率的大容量無線傳輸技術(shù)研究中C6000 系列DSP的應(yīng)用程序大于1K 字節(jié)的情況，提出了一種使用二級bootloader 從Flash 啟動DSP 的方法。該方法可應(yīng)用于采用了C6000 系列DSP 的嵌入式系統(tǒng)中，不需要額外的Flash 編程器，具有廣泛的適用性。

　　本文作者創(chuàng)新點：在二級bootloader 中引入段拷貝表用以控制程序加載過程，并利用CCS 自身的編譯功能獲取段拷貝表的內(nèi)容，該方法可提高效率且準(zhǔn)確性高。