關(guān)鍵詞：TI：美國德州儀器公司

DSP：泛指TI生產(chǎn)的數(shù)字處理器芯片，此處專指TI生產(chǎn)的TMS2803x系列芯片

FLASH：電可擦除只讀存儲器

OTP：一次可編程存儲器

RAM：DSP內(nèi)部的讀寫存儲器

眾所周知，美國德州儀器（TI）公司的DSP芯片28xx系列由于其優(yōu)異的性能、強(qiáng)大的功能和極高的可靠性廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制領(lǐng)域，筆者也在對這款芯片的開發(fā)應(yīng)用中有不少心得在這里提出來與大家共同探討一下。本次先討論一下對這款芯片的引導(dǎo)程序部分的個人見解。

關(guān)于該類芯片的存儲器的地址分配很多資料都有詳細(xì)介紹這里不覆訴，下面先看看該類芯片出廠固化的部分的程序或數(shù)據(jù)空間的分配：

看上述表格可以得知默認(rèn)的情況下當(dāng)CPU復(fù)位時會自動跳轉(zhuǎn)到0X3FFFC0處執(zhí)行程序，同時看到該處的空間只有64個字的空間而每個向量都占用會兩個字空間，所以0X3FFFC0到0X3FFFFF處可以放下32個中斷向量，但TI只用了其中16個，按順序包含“RESET”、“INT1…INT14”,“DLOGINT”等。其中最重要的一個矢量就是CPU復(fù)位矢量RESET占用0X3FFFC0、0X3FFFC1這兩個字的地址，一般這里放的都是跳轉(zhuǎn)到用戶主程序的執(zhí)行代碼：

WD_DISABLE.set1

.ref_c_int00

.globalcode_start

.sect"codestart"

code_start:

.ifWD_DISABLE==1

LBwd_disable

.else

LB_c_int00

.endif

.ifWD_DISABLE==1

.text

wd_disable:

SETCOBJMODE

EALLOW

MOVZDP,#7029h>>6

MOV@7029h,#0068h

EDIS

LB_c_int00

.endif

.end

以上是TI公布的標(biāo)準(zhǔn)的一段啟動代碼，“code_start”代碼段被“*.cmd”文件定位于0X3FFFC0地址處?？梢钥吹皆摱未a是用匯編編寫的，條件編譯偽指令使得：若用戶想禁用看門狗就在最前面定義WD_DISABLE常量為1，編譯后0X3FFFC0處就編譯為“LBwd_disable”語句，將執(zhí)行完關(guān)掉看門狗代碼段后跳轉(zhuǎn)到“_c_int00”處，否則若定義WD_DISABLE=0的情況，地址0X3FFFC0處直接編譯為“LB_c_int00”。稍微留意一點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)：兩種編譯方式最終結(jié)果都要跳轉(zhuǎn)到“_c_int00”處，這個“_c_int00”就是主程序main()的首地址，當(dāng)然用戶也可以用匯編編寫一個用“_c_int00”申明首地址的匯編代碼處。當(dāng)然，若用戶即申明了以“_c_int00”為名稱的匯編段，而且即使有main（）為主程序的C源代碼段也不矛盾，執(zhí)行完“_c_int00”代碼段后執(zhí)行一個“LB_main”指令，編譯后也是能跳轉(zhuǎn)到主程序處的。

0X3FFFC2~0X3FFFDE的其他的向量在ENPIE標(biāo)志（PIECTRL寄存器中的位）為0時才真正有效，實(shí)際使用中這些向量大家都會放到PIE的向量表里，由于PIE向量表位于RAM區(qū)，這樣做有利于增加中斷響應(yīng)的速度，所以這些向量這里不做詳細(xì)敘述。

其實(shí)，并非CPU復(fù)位總是從0X3FFFC0處開始執(zhí)行，它有一個這樣的過程：CPU復(fù)位時真正的PC值是指向0X3FF8A1處，該處將執(zhí)行一段廠家固化的代碼然后檢查TRST引腳和GPIO的引腳決定進(jìn)入那種引導(dǎo)模式，下面討論一下2803X的復(fù)位后的工作順序：

第一步：初始化各標(biāo)志位：VMAP=1，OBJMODE=0，AMODE=0，M0M1MAP=1；

第二步：初始化主時鐘控制寄存器，將廠內(nèi)優(yōu)化的ADC偏置值和ADC的REF值寫入ADC相應(yīng)寄存器以提高ADC轉(zhuǎn)換精度；

第三步：初始化仿真寄存器、外設(shè)時鐘寄存器，初始化引腳電平弱上拉，初始化AIO引腳為ADC；

第四步：判斷TRST引腳是否為1：

是-則代表仿真器已連接，若EMU_KEY和EMU_MODE位都無效則等待用戶設(shè)置這兩個位，用戶設(shè)置后進(jìn)入不同的引導(dǎo)狀態(tài)，進(jìn)入第五步B；

否-則代表仿真器未連接，檢查兩個GPIO引腳的狀態(tài)，進(jìn)入不同的引導(dǎo)狀態(tài)進(jìn)入第五步A。

第五步A：GPIO選擇引導(dǎo)狀態(tài)表如下：

注：1等待模式：2803X只是進(jìn)入ROM死循環(huán)，其他的C2000芯片這里不討論。

2：獲取模式：在默認(rèn)情況下，只要OTP_KEY寄存器不等于0x55AA或者OTP_BMODE寄存器無效，程序跳轉(zhuǎn)至0X3FFFC0處執(zhí)行。

從以上可以看出用于電機(jī)驅(qū)動的

第五步B:仿真引導(dǎo)模式見下表：

以上都有一種“獲取模式”該模式詳細(xì)內(nèi)容見下表：

可以看到CPU重上電或硬件復(fù)位時都要經(jīng)過以上過程而我們常用的都是基于FLASH的引導(dǎo)運(yùn)行，仿真也是這樣除非小程序會載入RAM運(yùn)行，而用于電機(jī)驅(qū)動的程序由于功能需要越來越多，它們都不是小程序所以這里重點(diǎn)討論FLASH的引導(dǎo)問題。

很多使用DSP的用戶認(rèn)為：DSP讀取FLASH時需要等待周期，而讀RAM時卻不需要等待，所以認(rèn)為把程序載入到RAM里運(yùn)行才能發(fā)揮DSP的最高效率，這種想法固然有一定的道理但是當(dāng)程序量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過DSP的RAM容量時載入無法使用，更何況電機(jī)控制要占用很大的數(shù)據(jù)RAM空間，若分段載入執(zhí)行還不如直接在FLASH內(nèi)執(zhí)行來的快。

其實(shí)TI公司早就考慮到FLASH的等待時間問題，使用了所謂“管道”技術(shù)，即一次從FLASH按順序載入64字（一頁）的指令到流水線，除了發(fā)生轉(zhuǎn)移而不必考慮FLASH的等待時間影響了DSP的運(yùn)行速度。但是默認(rèn)情況下CPU上電或復(fù)位時是關(guān)掉“管道”功能且等待時間都設(shè)到最大，這就要用戶根據(jù)芯片具體型號重新設(shè)定FLASH的工作模式，下面看一段TI公布的標(biāo)準(zhǔn)代碼：

voidInitFlash(void){

EALLOW;

FlashRegs.FPWR.bit.PWR=3;//FLASH電源正常打開—最大

FlashRegs.FOPT.bit.ENPIPE=1;//管道模式使能

FlashRegs.FBANKWAIT.bit.PAGEWAIT=1;//頁讀取等待時間

FlashRegs.FBANKWAIT.bit.RANDWAIT=1;//隨機(jī)讀取等待時間

FlashRegs.FOTPWAIT.bit.OTPWAIT=1;//一次可編程OTP讀取等待時間，未用可不設(shè)

FlashRegs.FSTDBYWAIT.bit.STDBYWAIT=0x01FF;//電源組泵從待機(jī)到激活的等待時間

FlashRegs.FACTIVEWAIT.bit.ACTIVEWAIT=0x01FF;//FLASH從待機(jī)到激活的等待時間

EDIS;

asm("RPT#7||NOP");//設(shè)置完成需等待一段空操作時間

}

代碼中，關(guān)鍵動作步驟是：

1.打開電源；

2.打開管道模式；

3.設(shè)置頁讀取等待時間（查看芯片具體型號的資料）；

4.設(shè)置隨機(jī)讀取等待時間（查看芯片具體型號的資料）；

5.等待一段空操作周期；

其他部分可以不必設(shè)置，默認(rèn)情況已經(jīng)設(shè)置完成。

需要注意的是FLASH的寄存器操作代碼是不能放在FLASH空間來執(zhí)行的，否則會造成意外情況如：CPU復(fù)位等，那系統(tǒng)是怎么做的呢？看看以下TI公布的標(biāo)準(zhǔn)代碼：

voidMemCopy(Uint16*SourceAddr,Uint16*SourceEndAddr,Uint16*DestAddr)

{

while(SourceAddr

{

*DestAddr++=*SourceAddr++;

}

return;

}

#pragmaCODE_SECTION(RAM_InitFlash,"ramfun");//“ramfun”被定義在RAM處

voidRAM_InitFlash(void)//預(yù)留空程序以方便拷貝

{;

}

而在主程序中：

//……

MemCopy((Uint16*)&InitFlash,(Uint16*)&ServiceDog,(Uint16*)&RAM_InitFlash);//“InitFlash（）”函數(shù)結(jié)束位置定義了“ServiceDog”段

RAM_InitFlash();

//……

通過以上代碼可以看到：先將FLASH的InitFlash（）函數(shù)段全部拷貝到RAM里，然后調(diào)用該段RAM函數(shù)就完成了FLASH的寄存器操作。當(dāng)然這里需要特別注意“*.CMD”文件中對兩段程序段的地址重定義。

以上介紹了C環(huán)境下的FLASH的設(shè)置，但是筆者認(rèn)為：雖然TI的編譯系統(tǒng)CCS對C和C++都支持，但是由于編譯器不能靈活應(yīng)用全部的DSP指令，所以要編一個效率高節(jié)省資源的好程序還是要應(yīng)用匯編指令編程。這里隨便舉個例子進(jìn)行對比，例子的作用是判斷某標(biāo)志位Sign的bit0是否置位，若置位則調(diào)用一段子程序Subroutine（）然后清除該位，下面看看兩種方法效率的對比：

C++程序：

//申明變量：

structBIT

{

Uint16Bit0:1;

Uint16Bit1:1;

Uint16Bit2:1;

Uint16Bit3:1;//寫完成延時：完成

//……

}；

unionSIGN

{unsignedintall;

structBITbit;

};

main()

{//……

externvoidSubroutine（void）;

unionSIGNSign;

//……

if（Sign.bit.Bit0）

{Sign.bit.Bit0=0;

Subroutine（）;

}

//……

}

該段程序經(jīng)過CCS編譯后看一看該段程序反匯編的結(jié)果：

“MOVZDP,#0X200

TBIT@0X12，#0

SBFC$DW$L$_main$37$E,NTC

TCLR@0X12，#0

LCR_Subroutine

”

匯編程序：

MOVZDP,#0X200

TCLR@Sign，#0

XCALL_Subroutine,TC

可以看到存儲空間C編譯結(jié)果占：13個字，匯編的結(jié)果占9個字，而執(zhí)行速度：若條件為假C的編譯結(jié)果為6個時鐘，流水線打斷指令預(yù)取可能需重裝；匯編占用6個周期，無打斷流水線的操作。若條件為真，不包含調(diào)用函數(shù)部分但包含返回：C編譯結(jié)果需要19個（加上LRET的8個時鐘）時鐘，而匯編需要16個（加上XRET的7個時鐘）時鐘，二者都有打斷了流水線的操作。而打斷流水線的話以前預(yù)取的指令就可能丟掉，重新在新地址預(yù)取指令，可以看到不管是從節(jié)省占用存儲空間的角度還是從執(zhí)行速度的角度都是匯編產(chǎn)生的結(jié)果來的優(yōu)越，特別是像判斷一個條件決定放那個數(shù)到變量的情況匯編可以利用如“MOV@DATA,AL,GT”等條件存儲指令而不用跳轉(zhuǎn)以致打亂流水線使“命中率”提高以提高指令執(zhí)行效率，而且代碼的長度也會縮小，諸如此類就不一一例舉了。

別看以上的例子好像優(yōu)勢不是很大，但是當(dāng)程序足夠大，足夠復(fù)雜時產(chǎn)生的總和就相當(dāng)可觀，正因為如此所以下面再談一談匯編組成的FLASH控制寄存器初始化的例子：

MOVLXAR0,#8000H

MOV*XAR0++,#2800H;mov@0a80h,#1

MOV*XAR0++,#1H

MOV*XAR0++,#2806H;mov@0a86h,#0

MOV*XAR0++,#0101H

MOV*XAR0++,#2807H;mov@0a87h,#1

MOV*XAR0++,#1H

MOV*XAR0++,#0F6FFH

MOV*XAR0++,#7700H;RPT#7||NOP

MOV*XAR0++,#07H

MOV*XAR0++,#06H;7614h=lret

MOVZDP,#_FLASH

LC#8000H

以上代碼直接將初始化FLASH寄存器的機(jī)器碼寫入至從0x8000地址開始的RAM空間而后直接調(diào)用，程序短小精悍執(zhí)行速度快。

經(jīng)過以上引導(dǎo)處理就可以高效的執(zhí)行用戶代碼了，下面再看看引導(dǎo)區(qū)里還有那些其他比較重要的內(nèi)容：

一.IQmath表

1：正弦/余弦表，對于電機(jī)控制而言該表最為重要，開始地址為0x3FE000,長度為1282個字，為長整型Q30格式，所以每個數(shù)據(jù)占用兩個字的空間，0~511個數(shù)據(jù)相對于0~360度的正弦值，后面還有90度（128個數(shù)據(jù)）的數(shù)據(jù)，這樣只要用戶將角度值加90度（π/2）查表就能非常方便獲得余弦值而再查余弦值時無需重復(fù)考慮溢出問題。

2：歸一化反轉(zhuǎn)表，使歸一化反轉(zhuǎn)計算過程收斂更快。

3：歸一化平方根表，使開方計算收斂更快。

4：還有反正切、舍入飽和表等等表此處不一一介紹了。

二.片上引導(dǎo)ROMIQmath函數(shù):包含常用的有：開方運(yùn)算、反正切運(yùn)算、等等。

總結(jié)：

一．DSP由于其復(fù)位后引導(dǎo)方式的特殊性所以我們通常使用FLASH運(yùn)行程序的用戶應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

1：硬件上GPIO37和GPIO34引腳要保證上電時為高電平狀態(tài)，最好將懸空或其設(shè)計為輸出引腳使用以保證電平的確定性；

2：軟件上需要初始化FLASH的寄存器，把DSP效率提升到最高。

3：其他外設(shè)也要根據(jù)芯片參數(shù)盡量的提高芯片性能，如初始化PLL、PWM等寄存器，限于篇幅且其他資料詳盡這里就不介紹了。

二：編程時注意的效率提升：

1：盡量使用效率高的指令，能一條指令完成的不用兩條，如：乘和加直接用乘加指令，取數(shù)和移位直接用移位取數(shù)指令，檢測某位和置位某位直接置位標(biāo)志就會檢測原來的位……諸如此類等等；

2：盡量不打斷流水線，盡量減少跳轉(zhuǎn)語句，熟練使用條件置數(shù)、條件調(diào)用、MAX、MIN等指令就可以做到這點(diǎn)。

3：程序跳轉(zhuǎn)時盡量使用短跳轉(zhuǎn)如SBF、BF等指令提高跳轉(zhuǎn)速度，當(dāng)然這要看需跳轉(zhuǎn)的位置地址的距離。