TMS320C62x HPI引导过程的实现

    摘要：TMS320C62x和TMS320C67x DSPs提供了几种不同的启动模式，不同的启动模式决定了DSP复位后的初始化以及代码装载方式。本文就TMS320C62x DSP的HPI启动模式进行详细的说明。

    关键词：TMS320C62x    DSP     HPI   启动模式

    1 绪言

    在TMS320C62x系列DSP中，主机口HPI是一个16位宽度的并行端口。主机（也称上位机）掌管该接口的主控权，通过它可以直接访问CPU的存储器空间。另外，主机还可以直接访问TMS320C62x片内的存储映射的外围设备。

    HPI与CPU存储空间的互连是通过DMA控制器实现的。借助专门的地址和数据寄存器，通过DMA辅助通道，完成HPI对存储空间的访问。主机和CPU都可以对HPI控制寄存器HPIC进行访问，主机一方还可以访问HPI地址寄存器HPIA和HPI数据寄存器HPID。

    2 TMS320C62x引导模式

    TMS320C62x系列DSP提供了三种引导方式：

    （1） 没有自举过程：CPU直接从地址0开始执行代码；

    （2） ROM自举：由DMA/EDMA控制器从外部CE1空间中的ROM中拷贝固定数量的一段代码到地址0，拷贝结束后，CPU从地址0开始运行；

    （3） HPI自举：由外部主机通过HPI对芯片的存储器空间进行初始化，初始化结束后，外部主机通过HPI中断唤醒CPU，CPU开始从地址0运行。

    所有这些设置项都是在芯片复位的时候才进行检查。一旦复位信号有效（reset＝0），所有的三态输出管脚恢复为默认状态，然后在reset信号的上升沿处检查设置管脚BOOTMODE[4:0]的状态，自举逻辑开始生效。其中C6201/C6701有专门的管脚作为BOOTMODE[4:0]，C6211/C6711则是利用主机口的HD[4:0]，C6202/C6203利用扩展总线的XD[4:0]作为BOOTMODE[4:0]信号。

    对于TMS320C62x的HPI自举模式过程如下：首先需要设置Boot模式，Boot模式设置如表1所示。当DSP被复位时，如果选择了HPI boot模式，那么只有DSP的内核进入复位状态，DSP其余模块均保持激活状态。这样，主机就可以通过HPI接口访问DSP的整个存储空间，包括片内、片外存储器和片内的外设寄存器，对它们进行初始化。主机对DSP做完了有关设置后，向HPIC寄存器的DSPINT位写1，将DSP从复位状态唤醒，接下来CPU就从地址0开始执行程序。主机对DSP可以进行的操作包括：初始化CPU和EMIF，向DSP加载程序以及数据等。

表1 TMS320C62x HPI boot配置
 

    3 TMS320C62x HPI引导模式的实现

    3.1 创建启动代码

    实现TMS320C62x HPI引导模式的第一步是生成HPI引导的DSP代码，并把它与主处理器应用程序合并在一起，使DSP应用程序可以和主处理器应用程序一起远程下载。为了简化，采用下列方案：把DSP应用程序转换成头文件中的数组，并和主处理器应用程序一起编译连接。

    具体实现分为两步：1）利用转换工具HEX6x把COFF文件转换成ASCII-Hex格式十六进制文件；2）利用自编工具hex2aray.exe将ASCII-Hex格式的文件转换成包含数组的头文件。

    （1）利用转换工具HEX6x把COFF文件转换成ASCII-Hex格式十六进制文件

    利用转换工具HEX6x把COFF文件转换成十六进制文件，使用转换工具HEX6x需要一个.cmd文件说明具体的转换格式，如下面文件hexcom.cmd所示：HEX6x把COFF文件test.out转换成两个ASCII-Hex格式的文件：一个是代码段，包含在文件test.a00中；另一个是初始化的数据段，包含在文件test.a10中。在DOS命令行中执行hex6x hexcom.cmd将产生test.a00和test.a10两个文件。

文件hexcom.cmd：
..object est.out
-a
-byte
-image
-memwidth 16
-romwidth 16
-order M

ROMS
{
/* Size of the internal pgm memory */
PGM: org = 0x00000000, length = 0x10000
/* Size of the internal data memory */
DATA: org = 0x80000000, length = 0x10000
}

    （2）利用工具hex2aray.exe生成头文件

    然后利用hex2aray.exe将两个ASCII-Hex格式的文件：test.a00和test.a10分别转换成两个个包含数组的头文件：code.h和init.h。工具hex2aray.exe为自编工具。在DOS命令行中分别执行hex2aray –i test.a00 –o code.h和hex2aray –i test.a10 –o init.h两条命令将产生两个头文件code.h和init.h。在文件hexcom.cmd中的选项：- a，指示HEX6x按ASCII-Hex格式转换文件，ASCII-Hex文件格式如下所示：

^B
$AXXXX,
XX XX XX XX XX XX XX XX XX XX. . .
^C

    文件开始是ASCII STX 字符 (ctrl-B, 02h)，结束是ASCII ETX 字符 (ctrl-C, 03h)；$AXXXX,代表地址；其余为代码。转换后的头文件格式如下：

const char code[]={0x12,0x18,0x01,0x00,0x28,0x00,0x00,0x00,0x2A,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x12,
0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x12,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x12,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
…
};

    3.2 主机对HPI接口的操作

    TMS320C62x提供了三个16位寄存器：HPIC、HPIA、HPID和16位数据线与主处理器通信。主处理器通过HPIC、HPIA、HPID和16位数据线来与TMS320C62x进行数据交换，数据交换的过程如下：

    1）首先初始化HPIC；
    2）然后把地址写到HPIA；
    3）最后通过HPID读或写数据。

    假设主机CPU也是TMS320C62x，那么主机与目标机之间的连接如图1所示：

    如图1所示，假如Target 6201的/HCS连接到主机6201的CE1上。Target 6201的HPI寄存器映射到Host 6201DSP内存中，HCNTRL[1:0]和HHWIL连接到主机CPU的地址线上，那么HPIC、HPIA、HPID寄存器的地址分配如表2所示。，那么在C语言中，可以通过指针访问HPIC、HPIA、HPID，例如：

#define C6201_HPI 0x01400000  /* Host address on which C6x HPI is mapped */
int *hpi_ptr;      /* define and initialize pointer*/
hpi_ptr = (int *)C6201_HPI;

/* Write dest_address to HPIA, with HOB=1 */
ptr_hpi[2] = (int)(dest_address & 0x0ffff);
ptr_hpi[3] = (int)((dest_address>>16)&0x0ffff);

表2  HPIC、HPIA、HPID各寄存器的地址分配
 

    3.3 主机通过HPI下载代码和数据段到目标DSP

    一个程序由初始化区和非初始化区两部分组成，主机处理器必须根据.cmd命令文件把这两个区装载到DSP正确的地址。下面这段代码就是将代码段和数据段两部分分别下载到指定地址（即程序RAM和数据RAM）。它主要是从*source中读出32位长的数据，然后通过HPI将此数据写到DSP的dest_add地址（即程序RAM和数据RAM）中。*source中的数据就是DSP的启动代码段和数据段中的数据。

void C6x_write_section(int *ptr_hpi, short *source, int dest_add, int length)
{
int i;
/* Write HPIC with HWOB=1,1st halfword transferred is least significant */
/* HCNTRL1 HCNTRL0 HHWIL */
ptr_hpi[0] = 0x0001; /* 1st halfword 0 0 0 */
ptr_hpi[1] = 0x0001; /* 2nd halfword 0 0 1 */
/* Write destination address to HPIA, 1st halfword is least significant */
/* HCNTRL1 HCNTRL0 HHWIL */
ptr_hpi[2] = (int)(dest_add & 0x0ffff); /* 0 1 0 */
ptr_hpi[3] = (int)((dest_add>>16)&0x0ffff);/* 0 1 1 */
for(i=0 ; i < length ; i++)
{
/* Write source_word to HPID with address post-increment */
/* 1st half-word transferred is least significant */
/* HCNTRL1 HCNTRL0 HHWIL */
ptr_hpi[4] = (int) *source++; /* 1 0 0 */
ptr_hpi[5] = (int) *source++; /* 1 0 1 */
}
}

    3.4 目标DSP开始执行所下载的代码

    主机通过HPI下载代码段和数据段到目标DSP以后，那么目标DSP就需要执行所下载的代码了。通过写HPIC寄存器的DSPINT位为1让DSP退出复位状态后，DSP就开始从地址0执行所下载的代码了。具体实现代码为：

/* Write HPIC with DSPINT=1 */
/* HCNTRL1 HCNTRL0 HHWIL */
/* 1st halfword 0 0 0 */
/* 2nd halfword 0 0 1 */
ptr_hpi[0] = 0x0002; /* 1st halfword */
ptr_hpi[1] = 0x0002; /* 2nd halfword */

    4 总结

    根据前面所述，TMS320C62x HPI启动过程如图2所示。