摘 要： 德州儀器公司（TI）推出的八核DSP芯片TMS320C6678是基于Keystone架構的高性能DSP器件，在高性能信號處理市場中得到了廣泛應用。主要研究了TMS320C6678程序的加載，把TMS320C6678提供的幾種加載模式按照實際應用和方便理解分成一次加載和二次加載，分別對一次加載和二次加載進行了研究和比對，最終為不同需求的加載提供了有效的參考。
關鍵詞： TMS320CC6678 DSP；加載；二級加載
0 引言
DSP芯片自從問世以來，以其低成本、低功耗、高性能的優(yōu)點得到了廣泛應用。作為TI最新推出的八核DSP芯片TMS320C6678[1-2]，更是在高性能信號處理市場中占據(jù)大量市場份額[3]。為了適應市場的需求，其發(fā)展方向也在不斷地發(fā)生變化。嵌入式系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，使得TI公司在其開發(fā)軟件CCS中開發(fā)DSP芯片的文件格式也在向兼容嵌入式系統(tǒng)的方向發(fā)展。在較新的CCS5.2版本中調試DSP6000系列程序生成的可執(zhí)行文件格式最終過渡到了完全兼容Linux嵌入式系統(tǒng)的ELF文件格式[4]。由于DSP內部存儲器比外部存儲器的存取速度要快得多，但是內部存儲器RAM中的數(shù)據(jù)是掉電易失的，因此DSP一般會在上電時通過固化到內部的ROM中的一段代碼把外部存儲器中的程序拷貝到內部RAM（具體到TMS320C6678是L2SRAM）中并運行，這段固化到ROM中的代碼就叫RBL（ROM Bootloader）。外部存儲器一般使用Flash、EEPROM等掉電非易失的材質。Flash存儲容量大、價格便宜，在工程項目中得到了的廣泛應用。因此，研究DSP的加載[5-6]，研究怎樣快捷方便地把ELF文件格式的調試程序代碼燒寫到外部存儲器中，并在DSP上電時使用Bootloader把程序代碼拷貝到內部存儲器中被DSP正確識別并運行，這是很有意義的。
1 一次加載
目前關于TMS320C6678加載的文檔資料較少而且講得很凌亂，在經(jīng)過研讀其各種手冊并且經(jīng)過實際項目的檢驗，把TMS320C6678所提供的加載模式按照以下文章中提供的分類方法將各種模式分類會更容易理解。TMS320C6678的加載模式主要可以分為一次加載和二次加載。其中一次加載主要是兼容以前版本的DSP加載方式，主要特點是占用存儲空間小，轉換過程復雜；二次加載是較新的加載方式，主要特點是占用存儲空間稍大一些，但是整體操作流程簡單。
本文所使用的硬件是TI公司生產(chǎn)的DSP6678EVM開發(fā)板[7-8]，所使用的軟件是TI公司提供的CCS、MCSDK開發(fā)套件中的IBL（Intermediate Bootloader）和Flash燒寫工具[9]。本文中定義一次加載為在DSP開機加載時使用RBL搬移外部存儲器中的代碼。因為IBL比RBL最主要的一個優(yōu)勢是搬移代碼時不需要提前進行格式轉換，可以自動識別和搬移ELF文件的格式。DSP TMS320C6678的一次加載同TI公司的較前期的產(chǎn)品6000系列和5000系列類似，主要是因為固化到核內部ROM中的Bootloader都大同小異，但是TMS320C6678 PG1.0的鎖相環(huán)在ROM Bootloader中不能被鎖定[10]，因此在EVM6678開發(fā)板上FPGA首先會強制DSP TMS320C6678 boot時先把I2C EEPROM的0X51中的IBL拷貝到L2SRAM并運行IBL，配置好鎖相環(huán)，然后再執(zhí)行一次加載。IBL主要包含了參數(shù)的配置部分和不同存儲器的代碼搬移部分。也就是說一次加載運行了IBL代碼的前一部分，配置完參數(shù)就重新跳轉到RBL進行代碼搬移的工作。所以燒寫到外部存儲器中的代碼應該能讓RBL識別，因此需要有一個格式轉換的過程，然后再燒寫到外部存儲器中。
一次加載的過程如圖1所示。開發(fā)板在上電之后，首先開發(fā)板上的FPGA采樣boot模式的撥碼開關，然后FPGA強制DSP從I2C總線的0x51地址啟動拷貝IBL到L2SRAM，執(zhí)行IBL，配置好鎖相環(huán)，IBL從FPGA寄存器中讀bootmode的值，如果不是二次加載，IBL把讀到的bootmode值寫入到DEVSTAT寄存器，如果是PCIE一次加載還需要配置PCIE工作環(huán)境，然后就在IBL中等待PCIE boot完成，如果不是PCIE boot而是從I2C的0x50 boot，IBL會直接從0X50 boot，否則IBL會直接跳入到RBL的起始位置并根據(jù)DEVSTAT寄存器的值進行相應的boot。
在一次加載中，想要boot的代碼首先要先進行格式轉換，轉換成RBL可以識別的代碼，同時要滿足外部存儲器件燒寫格式的需求。使用TI提供的工具自己制作一個工具鏈就能完成[11-12]，如圖2所示。
rmd文件里面包含一些對Hex.6x操作的指令，首先用hex.6x把程序中有效數(shù)據(jù)按照指令剝離出來得到btbl文件，然后經(jīng)過兩個小工具得到ccs文件只包含各個段的內容，并不包含boot參數(shù)的任何內容，因此要給其配置參數(shù)頭，由于RBL只識別大端模式，還要進行一次大小段的轉換。最后把生成的文件燒寫到外部存儲器后斷電，把boot開關撥到相應的位置，上電boot。
2 二次加載
查看IBL的源代碼可以知道IBL主要被設計為兩段Bootloader，即iblinit.c和iblmain.c，兩個文件都有main函數(shù)，其中iblinit.c主要用來初始化鎖相環(huán)，iblmain.c主要處理二次加載啟動。TMS320C6678在上電boot時在IBL中讀出bootmode是二次加載后會直接把該加載模式中對應的外部存儲器中的代碼搬移到L2SRAM并運行這段代碼，完成boot。TMS320C6678提供的二次加載有I2C NOR Flash加載、I2C NAND Flash加載、I2C TFTP加載3種模式。
因為二次加載時是使用IBL進行代碼搬移，所以二級加載時不需要格式轉換，只需要把調試的.out文件后綴名改成.bin，使用MCSDK提供的燒寫工具燒寫到Flash中即可，IBL搬移代碼時能自動識別。對比一次加載，二次加載不需要自己編寫工具鏈，操作簡便，雖然相比一級加載，ELF格式文件里面有一些無用信息會使得占用存儲空間稍大一些，但是現(xiàn)在Flash存儲空間足夠大，價格便宜，因此二級加載相對更方便。
二次加載中的IBL代碼其實就是一次加載中的放在外部存儲器中的程序代碼，所以使用二次加載前，要先把IBL代碼按照一次加載的要求轉換文件格式燒寫到外部存儲器件中。
3 結論
DSP TMS320C6678有一次加載和二次加載之分，最主要區(qū)別就是是否使用IBL中的搬移代碼的功能，如果沒有使用，則要對代碼進行格式轉換。如果外部存儲器空間小對存儲空間要求較高，建議使用一次加載；如果外部存儲空間較大，推薦使用二次加載，過程簡單。
參考文獻
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