摘　要: 介紹ti" title="ti">title="TMS320VC5402" title="TMS320VC5402">TMS320VC5402">TMS320VC5402 DSP" title="DSP">DSP芯片的性能，著重分析它的片內ROM結構及并行I/O引導裝載" title="引導裝載">引導裝載程序，并給出利用8031單片機" title="單片機">單片機實現8位并行I/O引導裝載的方法。實踐證明，該方法具有很大的靈活性和實用性。
　　關鍵詞: 數字信號處理器(DSP) 引導裝載 單片機

　　TMS320VC5402(以下簡稱C5402)是德州儀器公司(TI)1999年10月推出的性價比極高(目標價格僅為5美元)的定點數字信號處理器(DSP)。C5402主要特點如下^[1]：
　　·操作速率達100MIPS；
　　·具有先進的多總線結構，三條16位數據存儲器總線和一條程序存儲器總線；
　　·40位算術邏輯單元(ALU)，包括一個40位桶形移位器和兩個40位累加器；
　　·一個17×17乘法器和一個40位專用加法器，允許16位帶/不帶符號的乘法；
　　·整合維特比加速器，用于提高維特比編譯碼的速度；
　　·單周期正規化及指數譯碼；
　　·8個輔助寄存器及一個軟件棧，允許使用業界最先進的定點DSP C語言編譯器；
　　·數據/程序尋址空間1M×16bit，內置4K×16bit ROM和16K×16bit RAM；
　　·內置可編程等待狀態發生器、鎖相環(PLL)時鐘產生器、兩個多通道緩沖串行口、一個8位并行與外部處理器通信的HPI口、2個16位定時器以及6通道DMA控制器；　　
　　·低功耗，工作電源有3V和1.8V(內核)，特別適合電池供電設備。
　　由此可見，與TMS32054X系列的其它芯片相比，C5402以其獨有的高性能、低功耗和低價格特性，使得一推出就受到業內用戶的歡迎。但它的內部結構和片內掩模的引導裝載(Bootloader)程序與C54X系列的其它DSP處理器^[2]有較大的差異，而它的應用對象又大多是要求能脫機運行，如機頂盒(STB)、個人數字助理(PDA)和數字無線通信等內嵌式系統。為此，本文立足我們的實踐經驗，簡單介紹C5402 Bootloader程序分析和實現方法，并較為詳細地介紹并行I/O Bootloader方法。
1 幾種引導裝載方法
　　C5402片內掩模的Bootloader用于在上電復位時把用戶程序從外部引導到高速RAM中，以保證其全速運行。C5402提供了如下四種Bootloader方法：8位或16位并行EPROM方法、8位或16位并行I/O方法、8位或16位串行口方法和處理器通信口(主端口)HPI方法。
　　上電復位后，C5402檢測其MP/MC引腳，如果MP/MC＝“0”則進入Bootloader程序。進入Bootloader后，如有INT2請求中斷，則進入HPI引導方式，否則則讀入端口地址為0FFFFH的I/O端的引導方式選擇字(Boot Routine Selection、 BRS)。當BRS＝XXXX00時，進入I/O或串行口引導方式;如BRS＝XXXX1000時，進入8位I/O引導方式;BRS＝XXXX1100時，進入16位I/O引導方式，否則則進入串行口引導方式。當BRS＝XXXX01時，進入8位EPROM引導方式，BRS＝XXXX10時，進入16位EPROM引導方式。
2 C5402片內ROM結構及并行I/O引導裝載程序分析
　　C5402提供了4K×16bit 的掩模ROM，其具體內容見表1。C5402上電復位后，如果MP/MC＝“0”則從F800h地址開始運行Bootloader程序。在進入8位并行I/O引導程序以前，C5402與外部I/O要進行一系列的通信聯絡，其程序框圖如圖1所示。

　　以下是8位并行I/O引導程序片段下：
　　行號 源程序 注 解
　　(標號)
　　END ；讀入用戶代碼結束并轉執行用戶程序
　　1 CALL (21) ；調用讀數據子程序
　　2 STL B、61h ；B的內容→61H單元
　　3 CALL (21) ；調用讀數據子程序
　　4 STL B、 62h ；B的內容→62H單元
　　5 CALL (21) ；調用讀數據子程序
　　6 BC (END)、 BEQ ；B＝0時結束
　　7 SUB #01h、0、B、B ；B－1→B
　　8 STLM B、BRC ；B→BRC
　　9 CALL (21) ；調用讀數據子程序
　　10 STL B、 68h ；B的內容→68H單元
　　11 CALL (21) ；調用讀數據子程序
　　12 ADD 68h、16、B、B ；68H移位后加B→B
　　13 LD B、0、A ；B→A
　　14 RPTD (20)－1 ；循環15－19
　　15 CALL (21) ；調用讀數據子程序
　　16 SSBX XF ；XF＝1
　　17 BC (17)、BIO ；BIO＝0則等待
　　18 WRITA B ；把B的內容寫到*A
　　19 ADD #01h、0、A、A ；A＋1→A
　　20 B (5) ；跳轉到標號為5
　　　　·
　　　　·
　　　　·
　　21 SSBX XF ；XF＝1
　　22 BC (22)、BIO ；BIO＝0則等待
　　23 RXBX XF ；XF＝0
　　24 BC (24)、NBIO ；BIO＝1則等待
　　25 PORTR 0000h、 B ；讀0地址端口→B
　　26 SFTL B、8、B ；B左移8位→B
　　27 SSBX XF ；XF＝1
　　28 BC (28)、 BIO ；BIO＝0則等待
　　29 RXBX XF ；XF＝0
　　30 BC (30)、 NBIO ；BIO＝1則等待
　　31 PORTR 0000h、68h ；讀0地址端口→68
　　32 ANDM 000ffh、68h ；邏輯與
　　33 OR 68h、 B ；邏輯或后→B
　　34 RET ；返回
　　在上述程序中，END標號給出I/O讀入操作結束后所轉移的入口地址，之后轉到61H和62H給出的入口地址執行用戶程序。第1～4行讀入入口地址；第5?觸8行讀入數據塊長度；第9～13行讀入數據塊首地址；第14～20行讀入數據塊。為了更好地了解這段程序的工作過程及其原理，圖2給出了8位并行I/O Bootloader程序流程圖。第21～34行為讀數據子程序，在該程序中，利用了XF和BIO信號與外部I/O進行握手聯絡，其信號時序如圖3所示。

3 C5402并行I/O引導裝載方法的實現
3.1 硬件電路分析
　　為了滿足C5402 DSP 8位并行I/O Bootloader引導程序的時序要求，本文利用8031單片機作智能I/O部件，圖4為C5402與8031的連接電路圖。在圖中，U3為TMS320VC5402DSP，U？為8031單片機，U1、U2均為SN74AHC245，單片機系統中的EPROM電路沒有給出。

　　U1、U2的DIR引腳接地，數據傳輸方向為B→A。U2的B7～B4和B2～B0接地，B3接DVDD(3.3V)，/CE端接系統復位信號，保證了在上電復位期間U2給C5402提供00001000B數據，使其進入8位并行I/O引導模式，而當復位信號無效后，U2的/CE＝“1”片選信號無效而脫離系統。U1的作用是數據緩沖兼作電平轉換器，U1的VCCD端接4.3V，其作用是將8031輸出的TTL電平轉換成5402能接受的CMOS電平；U1的/CE斷接8031的P3.3(/INT)腳，在系統復位直到執行CLR P3.3之前都保持高電平，在此期間U1無效，保證了U2正常供給5402所需的數據。8031的P3.0(RXD)、P3.1(TXD)作為握手信號，分別與C5402的/BIO和XF相連。JP3、JP4可供用戶跳線選擇C5402的系統時鐘以及選擇C5402的運行模式。
3.2 程序設計
　　根據以上分析，本文設計了如下8031匯編程序。首先使U1的/CE有效，然后等待C5402的XF為低電平，XF＝“0”后，使8031的P3.1＝“0”即BIO＝“0”C5402進入等待數據狀態。在數據送到數據總線之后，使BIO＝“1”通知C5402讀取I/O端口數據。程序中，UC定義的代碼前面22個字節是與C5402的聯絡碼，從第23個字節開始才是用戶程序代碼。
　　　　·
　　　　·
　　　　·
　　CLR P3.3 ；使U1(AHC245)CE＝0
　　W1: JB P3.0、W1 ；XF＝1等待
　　CLR P3.1 ；使BIO＝0
　　MOV R4、#00H ；初始化變址寄存器
　　W2: JNB P3.0、W2 ；XF＝0等待
　　MOV DPTR、#UC ；指向用戶代碼首地址
　　MOV A、R4 ；變址送A
　　MOVC A、＠A＋DPTR ；取用戶代碼
　　MOV P1、A ；送到數據總線
　　SETB P3.1 ；使BIO＝1
　　W3: JB P3.0、W3 ；XF＝1等待
　　CLR P3.1 ；使BIO＝0
　　INC R4 ；指向下一代碼
　　CJNE R4、#0FFH、W2 ；未完重來

　　UC: DB 08H、0AAH、00H、00H
　　DB 00H、00H、00H、00H
　　DB 00H、80H、00H、25H
　　DB 00H、00H、00H、80H
　　DB 0F4H、95H、0E9H、27H
　　DB 0F3H、10H ；以上為與C5402的聯絡碼用戶程序代碼
　　TMS320VC5402 DSP是C54X家族乃至TI的DSP家族的最新成員，正以其極高的性價比被越來越多的用戶所接受。本文利用廉價、通用的8031單片機實現C5402 8位并行I/O Bootloader功能，一方面，可以很好地解決快速DSP與慢速I/O(EPROM)之間的數據傳輸問題；另一方面，C5402 Bootloader成功后，8031還可作為“協助理器”使用，從而極大提高了系統的靈活性和實用性。具有廣闊的應用前景。
參考文獻
1 TMS320VC5402 Fixed－Point Digital Signal Processor(literature number SPRS079)、 from http://www.ti.com/.
2 張雄偉.DSP芯片的原理與開發應用.北京：電子工業出版社，1997