TMS320VC5402的并行引导装载方案的研究与设计

    关键词：TMS320VC5402 Bootloader CPLD EPROM

TMS320VC5402（以下简称C5402）是德州仪器公司1999年10月推出的性价比极高的定点数字信号处理器（DSP）。与TMS32054X系列的其它芯片相比，C5402以其独有的高性能、低功耗和低价格特性，使得一推出就受到业内用户的欢迎。它大多应用在如机顶盒（STB）、数字无线通信等要求能脱机运行的内嵌式系统中。但它的内部结构和片内掩模的引导装载(Bootloader)程序与C54X系列的其它DSP处理器有较大差异。C5402为脱机运行提供了五种启动装载模式：HPI端口启动模式、标准串口启动模式、I/O口启动模式、串口EEPROM启动模式和并行启动方式。对于以C5402为核心的独立系统中，并口加载方案被认为是最佳的。因为前三种方案只适用于由其它处理器为C5402提供运行代码的多处理器系统中，后两种方案虽然都可以适应以C5402为核心的独立系统，但是串口EEPROM启动模式中只支持价格偏高的SPI端口EEPROM，而并口启动模式却可以采用EPROM，而且并行EPROM和FLASH种类很多，有的价格较低，因而可以充分体现系统的性价比优势。

基于实践经验，本文详细介绍并行Bootloader的实现方法和方案设计重点，并介绍一种方便可靠的可扩展EPROM Bootloader方案。
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1 C5402的Bootloader原理

C5402的Bootloader在系统加电时把外部源程序传送到内部存储器或内部程序空间。它允许程序被存放在外部慢速的存储器中，并调到高速的存储器中运行。这可大大减小C5402内部RAM掩模的需要，降低电路设计的成本。C5402的内部ROM中有固化好的加载程序。如果DSP的MP/MC管脚接低，在DSP加电RESET时，程序就从内部ROM的FF80H地址开始行运行。在FF80H处，有一条跳转到BOOT程序的指令，执行内部固化好的BOOT程序。BOOT程序在运行搬移程序之前，首先进行初始化，工作包括关闭中断、将内部RAM映射在程序/数据空间，以及为访问数据和程序空间设置的七个软件等待等；然后根据设计完成不同方式下程序的搬移。C5402共有上面讲述的5种加载方式。这里只讨论并口加载方案的设计，其流程如图1所示。

在判断前几种加载方式无效后，Bootloader从I/O空间0FFFFH处读取一个16位的程序起始地址。然后根据这个地址从外部数据区读入一个字，判断是否为10AAH。如果是，就采用16位的搬移方式；否则，就判断读入的字的低位字节和下一个地址读入的字的低字节组成的16位字。如果是08AAH，就采用8位并行加载方式；否则，就在外部数据空间的0FFFFH读取一个16位的程序起始地址，然后重复上面的检测方法。本文采用在外部数据空间0FFFFH处存放程序起始地址的方案。

2 方案设计中需要考虑的重点问题

C5402并口Bootlader需要将映射在数据区的程序由慢速的EPROM搬到快速的RAM中运行，其设计主要需要考虑三个方面的问题。

2.1 速度匹配问题

C5402的工作频率可以达到100MHz。一般的并口EPROM是无法可靠工作的，如何使C5402顺利装载而又能使C5402达到最高的工作效率是要考虑的一个重点。

2.2 3.3V和5V混合逻辑设计

C5402的外围工作电压为3.3V，而它的外围器件包括EPROM一般工作在5V，必须为DSP和外围芯片设计一个安全可靠的接口。

    2.3 高效协调地利用空间

如何高效方便地利用存储空间和I/O端口，例如重新利用并口EPROM在bootloader时占用的数据空间、如何协调外设和地址分配等都是需要考虑的问题。

3 系统硬件电路设计

图2为一种具有良好扩展性的C