AT29LV256在DSP并行引导装载模式中的应用

   摘要：介绍了ATMEL公司低电压AT29LV系列存储器的结构、特点及性能。同时结合TI公司DSP芯片TMS320VC5402的并行装载方式，给出了AT29LV256在实际应用中的硬件原理图和在线编程注意事项。以亮灯程序为例，给出了AT29LV256在线编程的关键程序。

Ｆｌａｓｈ存储器是一种高密度、非易失的电可擦写存储器。它具有功耗低、容量大、速度快等特点，而且单位存储比特的价格比传统的ＥＰＲＯＭ要低，因而大量应用于数字信号处理系统中。Ｆｌａｓｈ 可分为并行Ｆｌａｓｈ和串行Ｆｌａｓｈ。串行Ｆｌａｓｈ与外围芯片连接简单，可节约印制板空间，但存储量相对较小且成本高。同时串行通信速度较慢，编程也比较复杂。并行Ｆｌａｓｈ芯片则具有存储量大、速度快、使用方便等优点。ＡＴＭＥＬ公司生产的ＡＴ２９ＬＶ系列低电压存储器就是一种并行、高性能、可支持３Ｖ在线编程的Ｆｌａｓｈ存储器。对Ｆｌａｓｈ编程除了可以采用专用的硬件编程器把程序代码烧写到Ｆｌａｓｈ中外，还可利用ＤＳＰ的开发系统通过软件编程来实现同样的功能。

ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２（以下简称Ｃ５４０２）是美国德州仪器公司（ＴＩ）推出的一款性价比极高的定点数字信号处理器（ＤＳＰ）。该芯片内置４ｋ×１６ｂｉｔ片内屏蔽式ＲＯＭ（Ｆ０００－ＦＦＦＦ），且在４ｋＢ ＲＯＭ资源里包含了Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ程序。Ｃ５４０２的Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ在系统加电时会把外部源程序传送到内部存储器或内部程序空间。它允许程序放在外部较慢的存储器或微处理器中，并将其调到高速的ＤＲＡＭ存储器中运行，从而大大减小了对Ｃ５４０２内部掩膜的需要，降低了电路的设计成本。

本文在笔者实际使用经验的基础上，详细介绍了ＡＴ２９ＬＶ２５６在Ｃ５４０２并行引导装载模式下的软件编程技术，给出了并行装载的数据流和系统的硬件设计，以亮灯程序为例给出了对ＡＴ２９ＬＶ２５６编程时的具体步骤及方法。

　　１ ＡＴ２９ＬＶ２５６编程技术

ＡＴ２９ＬＶ２５６是ＡＴＭＥＬ公司生产的容量为３２ｋ×８ｂｉｔ、可支持３Ｖ在系统编程的Ｆｌａｓｈ存储器。ＡＴ２９ＬＶ２５６将存储空间分成５１２个独立的扇区，每个扇区有６４个字节，其中Ａ６～Ａ１４用来选择扇区地址，Ａ０～Ａ５选择字节地址。每个扇区的编程操作长需要２０ｍｓ，而其读操作与一般的ＳＲＡＭ相同，时间为７０ｎｓ 。ＡＴ２９ＬＶ２５６在编程之前，片内对应扇区会自动擦除，因而不需要额外的擦除命令。同时芯片还提供了六个软件控制字以用于完成对整片的擦除，其整片擦除命令见表１所列。

表1 AT29LV256全片擦除命令

ＡＴ２９ＬＶ２５６的编程操作是以扇区为单位进行的。它内部有６４字节的数据缓冲器。如果写入缓冲器的字节数不足６４字节，则编程时自动将未写入的字节擦除为ＦＦＨ。一旦某一扇区中的字节被装入，这些字节将同时在内部编程时间进行编程，此时若有数据装入，则会产生不确定的数据。每一个新装载的数据若要被编程，必须有ＷＥ由高到低的跳变，这一跳变需要在１５０μｓ内完成，如果超过１５０μｓ，器件会自动进入扇区内部编程方式。为了防止意外的编程操作，ＡＴ２９ＬＶ２５６提供有软件保护编程功能，在对Ｆｌａｓｈ 的每个扇区进行编程时，必须先将３个命令字正确地写入到对应的地址单元，然后才能向片内编写程序。在对每一个扇区编程之前，都要执行相同的三字节指令序列，采用软件保护编程的具体流程如图１所示。

通过ＡＴ２９ＬＶ２５６提供的软硬件操作可识别芯片的系列号和型号。当按图２顺序写入控制字后，即可读到产品识别码１Ｆ和器件识别码ＢＣ。器件识别完成后，若需开始编写程序，则应退出器件识别，并延时２０ｍｓ，为了减小编程的等待时间，ＡＴ２９ＬＶ２５６提价有下列两种检测编程周期是否结束的方式：

（１） 循环检测方式。该方式首先读出写入本扇区一个单元的内容，若其Ｉ／Ｏ７位是写入该单元真实值的反码，则表明编程周期没有结束；若为实际值，则表明编程结束。

（２） 检测Ｉ／Ｏ６方式。该方式在扇区编程期间将连续读出任意单元地址的内容，若Ｉ／Ｏ６在连续读出时状态不一样，说明编程没有结束，若相同，则表明编程周期已经结束。

　　２ Ｃ５４０２的自引导装载模式

Ｃ５４０２上电后，通常首先检查ＭＰ／ＭＣ引脚的状态：如果为高电平，说明ＤＳＰ处于微处理器工作模式，此时便可从外部程序存储器０ＦＦ８０ｈ地址处开始执行用户程序；若为低电平，说明ＤＳＰ被设置为微计算机模式，此时则从片内ＲＯＭ的０ＦＦ８０ｈ地址开始执行程序。另外，在Ｃ５４０２的０ＦＦ８０ｈ地址处存放着一条跳转至０Ｆ８００ｈ处执行ＤＳＰ自行引导装载（Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ）程序的指令。

当Ｃ５４０２执行Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ程序时，将会按ＨＰＩ引导装载模式→串行ＥＥＰＲＯＭ引导装载模式→并行引导装载模式→标准串行口引导装载模式→Ｉ／Ｏ口引导装载模式的顺序循环检测，以决定执行哪种启动模式。

Ｃ５４０２的并行引导装载模式是将程序代码数据从外界ＥＥＰＲＯＭ或Ｆｌａｓｈ的相应ＤＳＰ数据寻址区中加载到片内ＤＡＲＡＭ或系统的扩展存储器ＳＲＡＭ内。由于Ｃ５４０２的数据区寻址范围为６４ｋ 字 ，因此在不自行编写Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ程序的情况下，并行引导装载模式只能装载３２ｋ字的程序或数据。当程序数据大于３２ｋ时可将自己编写的并行装载内核程序通过片内装载程序传送到片内ＤＲＡＭ中，然后再运行转载内核程序以将大于３２ｋ字的程序数据送到片外ＳＲＡＭ中。

若采用并行装载模式对程序进行加载，则应根据并行装载的格式来配置Ｆｌａｓｈ的程序数据存储空间。可先在ＤＳＰ对应的数据空间ＦＦＦＥＨ和ＦＦＦＦＨ地址内写入要存放程序的地址，然后根据并行装载的数据流将标识控制字、各个寄存器的初始化值、装载后的起始运行地址、程序段的大小和装载地址依次写入Ｆｌａｓｈ的存放程序地址中，再写入所编写的程序，表２所列是Ｆｌａｓｈ中的并行引导源程序数据流。其程序段的大小以及起始运行地址可根据系统仿真时生成的．ＭＡＰ文件来确定。

表2 Flash中的并行引导源程序数据流

　　３ 基于ＡＴ２９ＬＶ２５６和ＤＳＰ的硬件设计

下面以ＡＴ２９ＬＶ２５６与Ｃ５４０２组成的硬件系统为例对Ｆｌａｓｈ在并行装载模式中的应用进行详细说明，其硬件系统原理框图如图３所示。因为ＡＴ２９ＬＶ２５６为３２ｋ×８Ｂｉｔ存储器，因此不需要扩展外部ＳＲＡＭ。本系统采用Ａｌｔｅｒａ公司的ＥＰＭ３０６４来完成Ｃ５４０２与ＡＴ２９ＬＶ２５６之间的逻辑转换，ＥＰＭ３０６４内部的编程逻辑如图４所示。

当Ｃ５４０２上电复位装载时，由于Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ程序在初始化时，ＸＦ被设置为高电平，因此，Ｃ５４０２可以通过ＥＰＭ３０６４总的逻辑，将ＡＴ２９ＬＶ２５６ ０８０００ｈ—０ＦＦＦＦｈ单元中的数据读到Ｃ５４０２对应于００００ｈ—３ＦＦＦｈ寻址区的片内ＤＡＲＡＭ中。在系统进入并行引导装载模式后，Ｃ５４０２会从数据寻址为０ＦＦＦＦｈ的单元（Ａ１５＝１，选中Ｆｌａｓｈ）中读取将要载入的程序存储区的首地址，然后从程序存储首地址处将标识控制字、各个寄存器的初始化值、装载后的起始运行地址、程序段的大小以及装载地址依次装载到片内ＤＲＡＭ中。在ＥＰＭ３０６４逻辑控制中使用ＸＦ是为了在ｂｏｏｔｌｏａｄ之后释放Ｆｌａｓｈ所占用的数据空间。当主处理程序的条语句为ＲＳＢＸ ＸＦ，也就是置ＸＦ引脚为低电平时，ＣＥ将输出片选无效信号，从而可以让出数据空间。

　　４　系统软件设计

该系统软件编程的在于按照并行装载数据流格式对Ｆｌａｓｈ进行编程。下面以向ＡＴ２９ＬＶ２５６烧写一个简单的亮灯程序为例来说明对Ｆｌａｓｈ进行软件编程时应注意的问题和关键步骤。

程序如下：

．ｍｍｒｅｇｓ

．ｄａｔａ

ｋａｉｓｈｉ: ．ｗｏｒｄ ０８ＡＡｈ,７ＦＦＦｈ,８８０６ｈ,００００ｈ,００８０ｈ,０００ｂｈ,００００ｈ,００８０ｈ ;并行装载数据流中的各数据参数

．ｇｌｏｂａｌ_ｃ_ｉｎｔ００

．ｔｅｘｔ

＿ｃ＿ｉｎｔ００:   ；这里还应有必要的初始化

ｓｔｍ ＃１００ｈ,ａｒ１

ｓｔｍ ＃０ｆｆｆｅｈ,ａｒ２ ；将８０００入口地址写到ＦＦＦｅＨ和ＦＦＦＦＨ中

ｓｔ ＃８０００ｈ,＊ａｒ１

ｃａｌｌ ｐｒｏｇ０ ；开始烧写需要先写入命令字

ｃａｌｌ ｐｒｏｇ１ ；将１６位数据分成两个８位烧写到Ｆｌａｓｈ中

ｓｔｍ ＃ｋａｉｓｈｉ,ａｒ１ ；将并行数据流各参数写到８０００ｈ开始的单元

ｓｔｍ ＃８０００ｈ,ａｒ２

ｓｔｍ ＃０７ｈ,ｂｒｃ

ｒｐｔｂ ｌｏｏｐａ

ｃａｌｌ ｐｒｏｇ１

ｌｏｏｐａ: ｎｏｐ

ｓｔｍ ＃ｑｑ,ａｒ１ ；将亮灯程序数据接着并行参数烧写到Ｆｌａｓｈ中

ｓｔｍ ＃０ｂｈ,ｂｒ ；程序大小为０ｂｈ

ｒｐｔｂ ｌｏｏｐｂ

ｃａｌｌ ｐｒｏｇ１ ；因为总共烧写没超过６４字节，因此不用执行命令字

ｌｏｏｏｐｂ: ｎｏｐ

；ｐｒｏｇ０为软件保护模式下写控制字子程序，每编程６４字节执行

ｐｒｏｇ０: ｓｔｍ ＃０ｄ５５５ｈ,ａｒ３

ｓｔ ＃０ａａｈ,＊ａｒ３

ｓｔｍ ＃０ａａａａｈ,ａｒ３

ｓｔ ＃５５ｈ,＊ａｒ３

ｓｔｍ ＃０ｄ５５５ｈ,ａｒ３

ｓｔ ＃０ａ０ｈ,＊ａｒ３

ｒｅｔ

； ｐｒｏｇ１为１６位数分成８位数据烧写子程序

ｐｒｏｇ１: ｌｄ ＊ａｒ１,－８,ａ

ａｎｄ ＃０ｆｆｈ,ａ

ｓｔｌ ａ,＊ａｒ２＋

ｌｄ ＊ａｒ１＋,ａ

ａｎｄ ＃０ｆｆｈ,ａ

ｓｔｌ ａ,＊ａｒ２＋

ｒｅｔ

；以下一小段为亮灯程序，通过设置ＸＦ引脚的高低电平可使灯闪烁！

．ｓｅｃｔ ＂ｃｈｅｎｇｘｕ＂

ｑｑ： ｒｓｂｘ ｘｆ

ｒｐｔ ＃０ｆｆｆｆｈ

ｎｏｐ

ｓｓｂｘ ｘｆ

ｂ ｑｑ

ｒｅｔ

．ｅｎｄ

　　５　结束语

本文介绍的基于ＡＴ２９ＬＶ２５６编程技术的ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２并行引导装载方案，可以在没有专用烧写器的情况下对Ｆｌａｓｈ进行编程，从而实现了ＤＳＰ的脱机独立运行。实践表明：该系统稳定可靠，具有较高的应用价值。