原创 TMS320VC5410 DSP的DSP-BIOS扩展寻址的实现(转帖)

     关键词：DSP/BIOS  扩展寻址  API  并行自举引导

     一 DSP/BIOS 接口 字串3

     DSP/BIOS提供了基本的运行服务，如应用程序实时分析功能，时钟周期函数，I/O模块，优先级的任务调度等。DSP/BIOS提供支持汇编和C语言的API接口函数，这些API函数绝大部分都是用汇编语言实现的，因此汇编语言可以直接调用API，而C语言调用API则通过DSP/BIOS的C封装器。应用程序通过调用API函数来使用DSP/BIOS，如软件中断、背景线程和中断服务程序等都可以调用DSP/BIOS的函数。当DSP/BIOS要调用用户的C语言函数时则要通过函数链接器，如图一所示。

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    二 扩展程序空间

    C5410的16位地址空间逻辑上被划分为两块，低地址块定义为公共区（或未映射区），高地址块为映射区（或扩展区）。划分这两块的地址由目标系统的外部寄存器和存储区决定的。值得注意的是，C5410的数据区没有扩展存储区。

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    用户可以在映射区上定义多个物理存储区，它们覆盖整个映射区，但彼此空间不重叠。当使用存储区的扩展页时，内部16位地址空间被扩展为32位的地址来寻址，高16位代表扩展页的数目，低16位代表局部的16位地址。如使用扩展程序映射存储器（XPC）来存放扩展页码，XPC存放在数据空间地址为0x1E的位置，它的值要与.CMD链接文件中定义的扩展页码保持一致。如图二所示的一个扩展3页的程序区结构图。公共区的范围是0x0000-0x7FFF；映射区的范围0x8000-0xFFFF，映射区为第一页，XPC要为0才能访问该区；映射地址空间存放两个扩展页，扩展程序映射寄存器限定了映射地址，使得每个扩展页的每个单元具有唯一的地址。当访问扩展页时，映射区将被覆盖。
C5410的DSP/BIOS不仅支持64K程序页内的“近”访问模式，而且支持扩展程序的“远”访问模式，只需设置DSP/BIOS的属性即可实现扩展程序的“远”访问。要注意的是汇编语言写的API只能在PAGE0页调用，而C语言写的API可以在任何页面调用。

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    三 中断 字串5

    当中断产生时，DSP的内部结构机制只能够保存低16位页内的局部地址，而扩展寻址时程序地址需要23位，这就意味着调用和返回时将超出64K（16位地址）的范围，因此必须考虑怎样保存和恢复扩展地址。解决的方法是用中断服务程序（ISR）保存XPC的值，确保能正确的计算中断向量，为此中断向量表必须方在公共区或映射区的64K程序页面上。当DSP/BIOS在公共区上时，ISR可以放在任何位置；如果不在公共区上，则ISR必须放在PAGE0上。
当OVLY=0时，为了能保证中断正确的执行，必须在每一个页面上都要有中断向量表的拷贝。当OVLY=1时，只须在公共页面上（如0x7F80）作一份中断向量表的拷贝就可以了。

    四  程序实例 字串5

    通过一个简单的例子介绍DSP/BIOS如何实现程序地址的扩展。本例中有三个软中断：时钟中断PRD_POST_SWI，每100毫秒触发SWI_PAGE1（或SWI_PAGE2）一次；SWI_PAGE1，完成值XF高；SWI_PAGE2，完成值XF低。三个软中断执行的函数分别放在程序空间的不同页面上，即PRD_Post_SWI放在公共页面上（XPC=0），Page1Func 和Page2Func分别放在扩展程序页面 1和2上，XPC为1和2。 字串1

#include "testfarcfg.h"
#pragma CODE_SECTION(Page1Func, ".FarPage1")
#pragma CODE_SECTION(Page2Func, ".FarPage2")
int pagenumber;
void main(void)       {pagenumber=0;}
void Page2Func (void)  { asm(" rsbx xf");  pagenumber="0";}
void Page1Func (void)  { asm(" ssbx xf");  pagenumber="1";}
void PRD_Post_SWI(void)
{ if(pagenumber)   SWI_post(&SWI_PAGE2);
else   SWI_post(&SWI_PAGE1);
}

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    五 DSP/BIOS的配置

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    如要把DSP/BIOS的程序映射到扩展程序空间，需要对其配置，步骤如下。 字串9

  1.     建立一个新配置文件。启动仿真软件（Code Composer Studio），建立testfar.pjt工程，通过File中的New -- DSP/BIOS Config创建配置文件，选用sd54.cdb（54X EVM）配置。

  2.     添加软件中断。右键打开软件中断管理器（Software Interrupt Manager）,选择Insert SWI，创建SWI_PAGE1，属性配置为：function:_Page1Func；priority:2。同样的方法创建function为_Page2Func的SWI_PAGE2。右键打开定时器功能管理器（Periodic Function Manager），选择Insert PRD，创建PRD_POST_SWI，属性为：period(ticks):50，function :_ PRD_Post_SWI，mode: continuous。

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  3.     设置OVLY位为1。打开System中的Global Settings的属性页，在PMST(6–0)项中填入使第5位为1的值，如MP=1，填入0x60。 字串6

  4.     指定“远”调用模式。在Global Settings属性页面的Function Call Model选项中选择far，使全局变量CALLMODEL设置为far。

  5.     在公共区中重新分配中断向量表。双击System中的MEM，右键打开VECT 的属性页，在base项中填入新的基地址，如0x7F80。 字串1

   6.       配置扩展程序地址段。对于54X EVM评估板，已经有了2个扩展程序段EPROG0和EPROG1（如果没有的话，则需添加这两个段，选择Insert MEM ，添加两个扩展程序段，重命名为EPROG0和EPROG1）。EPROG0属性为base:0x8000，len:0x4000 ，勾去create a heap in this memory选项，space: code，EPROG1与EPROG0的属性不同之处base:0x18000。加入一个新的扩展程序段EPROG2，属性为base:0x28000，len:0x4000 ， space: code。

   7.       将目标代码链接到扩展程序段。pragma伪指令告诉编译器的预处理器如何处理函数，语法为 #pragma CODE_SECTION(Page1Func, ".FarPage1")，在名为".FarPage1"段中分配Page1Func的程序空间。这样目标代码Page1Func就被链接到.FarPage1段的区域。

   8.      创建一个新的链接命令文件（testfar.cmd）。其主要的功能是把testfarcfg.cmd链接进去，并且告诉链接器把不同目标函数放在不同的扩展页面上。如：

-ltestfarcfg.cmd 字串9

SECTIONS

{ .FarPage1: {} > EPROG1 PAGE 0

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.FarPage2: {} > EPROG2 PAGE 0

} 字串1

   9.     保存配置文件为testfar.cdb，然后将testfar.cdb，testfar.cmd ，testfar.c文件加入工程中。 字串8

   10.   配置编译器和汇编器的支持远模式代码。打开菜单Project中的Build Options窗体，选择Compiler属性页，点击Category中的Advanced选项。勾选Use Far Calls （-mf）（C548 and higher）。此选项指定产生远调用代码模式。

11.   调试器内描述并激活扩展寻址功能。仿真器的调试软件需要激活扩展寻址功能，才能支持长指令的执行和扩展存储区的读/写，也可方便地对使用扩展寻址的程序进行调试。所以使用通用扩展函数GEL_XMDef()来定义映射寄存器（如XPC）和映射扩展空间的首地址。如当OVLY=1，扩展程序区从0x8000开始，7位XPC放置在数据空间的0x1E单元中。把下面这两条语句加入C5410.gel文件的C5410_Init()函数中。

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GEL_XMDef(0,0x1e,1,0x8000,0x7f); 字串6

file://0/：映射程序空间；0x1e：XPC的地址；1：XPC 在数据空间中； 字串9

file://0x8000/：映射首地址；0x7f：XPC的大小，128页； 字串2

GEL_XMOn(); //使能扩展地址映射

六 DSP/BIOS函数调用和中断触发过程分析

1、DSP/BIOS API 调用过程，如图三中的实线所示。 字串9

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⑴ 产生PRD_F_swi，短调用C语言封装器的PRD_F_swi ()，XPC=0。 字串6

⑵ C语言封装器触发PRD_POST_SWI时钟软中断，然后检测到SWI_PAGE1，产生执行DSP/BIOS调度表的分支。

⑶ DSP/BIOS调度表保存当前PRD_POST_SWI上下文信息，调用函数链接器以便触发SWI_PAGE1。 字串3

⑷ 函数链接器远调用SWI_PAGE1，执行相应的函数（Page1Func），XPC=1。 字串6

⑸ SWI_PAGE1执行结束，远返回函数链接器。

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⑹ 函数链接器又返回到DSP/BIOS调度表。 字串7

⑺ DSP/BIO调度表恢复PRD_POST_SWI信息，返回到C语言封装器。 字串7

⑻ 执行上述⑴和⑵，第⑶步触发SWI_PAGE2，函数链接器远调用SWI_PAGE2，执行函数（Page2Func），XPC=2。 字串8

⑼ SWI_PAGE2执行结束，远返回函数链接器，然后顺序执行上述的第⑹和⑺。

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2、中断触发过程，如图三中的虚线所示。 字串7

① PRD_F_swi发生，CPU把当前的16位PC指针压入堆栈，在中断向量表中取指令。 字串2

② 中断向量程序把当前的XPC压入堆栈，产生一个配置中断服务程序的分支指令，执行中断服务程序，XPC=0。

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③ 中断服务程序调用HWI_enter，触发PRD_POST_SWI软中断，接着调用HWI_exit，HWI_exit检测到SWI_PAGE1准备好，开始调用DSP/BIOS调度表。

④ DSP/BIOS调度表保存当前的上下文信息，调用函数链接器以便触发SWI_PAGE1。

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⑤ 函数链接器远调用SWI_PAGE1，执行相应的函数，此时XPC=1。SWI_PAGE1执行完，远返回调用函数链接器，再到DSP/BIOS调度表，调度表恢复上下文信息，把程序指针交给PRD_POST_SWI软中断。PRD_POST_SWI结束。

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⑥ 执行上述的①、②后，第③步检测到SWI_PAGE2准备好，第④步触发SWI_PAGE2，第⑤步函数链接器远调用SWI_PAGE2，XPC=2，顺序执行下去直到PRD_POST_SWI结束。

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   七 并行自举引导的实现
   C5410上电复位后，检查到DSP处于MC（微计算机）工作方式，从片内ROM的0FF80h起执行程序。0FF80h地址存放的是中断向量表，它实为一条分支转移指令（BD  0F800h），使程序跳转至0F800h执行自举引导程序（Bootlooader）。并行自举引导是DSP举引导常用的一种方式，Bootlooader首先从地址为0FFFFh的I/O口读取自举表首地址的内容，如果此内容不符合8位或16位的引导方式，就从地址为0FFFFh的数据存储器读取，进行8位或16位并行自举引导。若要完成自举引导功能，必须建立正确的自举表。 字串2

自举表的内容不仅包括了欲加载的各段代码，而且包括各段代码长度、各代码段存放的目标地址、程序入口地址等信息。自举表可由hex500格式转换器自动生成。hex500是一个通用程序，它将公共目标文件格式—COFF文件转换成各种FLASH（或EPROM）的编程格式。因此，在使用hex500工具之前，首先把testfar.pjt进行编译、链接，生成COFF格式的testfar.out文件，然后再通过设置适当的选项生成用户所要求的自举表，如转换文件的格式，外部数据存储器的字宽等选项。把testfar.out转换为testfar.hex文件后，再使用C语言编写一个转换程序，将hex文件转换为DSP烧写FLASH程序能识别的文件格式。根据文件信息就可以完成自举表的内容，如表一。最后使用FLASH的擦除、读和写等操作指令把表一的内容烧入FLASH中。DSP上电复位，便可完成并行自举引导。

整个引导过程为：上电复位后，判断MP/MC=0 处于微计算机工作方式，从片内ROM的0FF80h处执行中断向量表的分支转移指令（BD 0F800h），使程序跳转至0F800h处执行自举引导程序，自举引导程序完成初始化后读取数据空间的0FFFFh地址的内容，找到自举表首地址8000h，从8000h处开始读取内容，首先是16位自举标记（10AA），然后分别是寄存器SWWSR及BSCR的内容，程序入口地址，代码段长度，存放代码段的目标地址等信息，最后根据这些信息把FLASH的8008H到A594H的程序搬运到片内RAM中，然在把Page1Func和Page2Func的代码搬运到0x180000和0x28000处，最后跳转至片内RAM的26FDH，即PC为26FDH，XPC为0，开始执程序。完成程序的并行自举过程。 字串4

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