基于CPLD译码的DSP二次Bootloader方法介绍

越高，运算速度越来越快，利用小规模逻辑器件译码的方式已不能满足DSP系统性能的需求。CPLD器件以其严格的时序、快速的译码、良好的可编程性成为DSP系统必不可少的部件之一。

本文利用CPLD的快速逻辑译码功能，模拟了一个FPR寄存器来控制Flash的高位地址线。VHDL语言源程序如下（篇幅有限，这里省略实体端口声明及中间信号定义）：

begin
　　fce <=ce1；
　　foe <=aoe；
　　fwe <=awe；
　　h_addr <=a13；
　　l_addr <=a3&a2&a1；
　　datain <=d5&d4&d3&d2&d1&d0；
　　facs <=′1′ when h_addr=′1′
　 and ce2=′0′ and l_addr='000'
　　else ′0′； --CE2 0x400000
　　FPR：process(facs，awe，reset)
　　begin
　　　if reset=′0′ then
　　　fa<=″000000″；
　　else if reset=′1′ then
　　　if awe′event and awe=′1′ then
　　 if facs=′1′ then
fa<=datain(5 downto 0)；
end if；
end if；
end if；
end process；
dataout<=fa when aoe=′0′ and facs=′1′
else ″ZZZZZZ″；
　　d5 <=dataout(5)；
　　d4 <=dataout(4)；
　　d3 <=dataout(3)；
　　d2 <=dataout(2)；
　　d1 <=dataout(1)；
　　d0 <=dataout(0)；
　　fa18 <=fa(18)；
　　fa17 <=fa(17)；
　　fa16 <=fa(16)；
　　fa15 <=fa(15)；
　　fa14 <=fa(14)；
　　fa13 <=fa(13)；
end behaviour；

由上述VHDL程序可知，FPR寄存器被映射到了CE2空间的0x401000地址。其中引入A13及A[3:1]地址线的目的是为了便于以后的功能扩展，映射出更多的寄存器，如LCD控制寄存器、UART控制寄存器等。

FPR寄存器定义如表2所示。

FPR寄存器的第5～0位分别控制Flash的高位地址线A18～A13，第7～6位无效。当DSP 上电复位时，FPR寄存器的值被设置为全0，此时Flash的所有高位地址线均处于低电平状态，DSP开始访问Flash的最低8KB地址单元。复位结束，就可以对FPR寄存器写入值，改变Flash的高位地址，从而实现Flash的分页访问。这样Am29LV800 Flash的512K字存储空间相当于被划分为64页(0～63)，每页8K字，当程序大于一页时，修改FPR，进行软件翻页，读入下一页Flash数据。也可以通过读FPR寄存器，了解当前高位地址线的状态，此时FPR寄存器与Flash的地址映射关系为：

Flash地址单元=（FPR<<13）+DSP地址线A[13：1]

2.3 二次Bootloader的实现

基于上述的设计和分析，要实现大程序的自动引导，可以采用二次Bootloader的方法。首先要设计一个uboot程序，大小不能超过一页。将 uboot程序烧写到Flash存储器的第0页，也就是DSP上电复位后被固化的Bootloader自行引导的那一页。uboot的主要功能是通过修改 FPR寄存器值，并按照引导表的格式读取Flash存储器的其他页程序到RAM中，最后跳转到用户程序的32位入口地址开始执行。uboot程序中，可以定义一个16位无符号整型指针变量，指向CE2空间的0x401000地址，即：

　　unsigned int*FPR=(unsigned int*) 0x401000；

若*FPR=1，即可以访问Flash的第1页。

在编写uboot程序和用户程序时，要对存储器空间重新分配，即在定义CMD文件时，要注意用户程序所占用的存储空间不能与uboot程序占用的存储空间重叠。因为uboot首先被加载运行，在运行时加载用户程序，也需要占用RAM地址空间。而且uboot程序代码长度不能超过一页。当烧写Flash时，必须将uboot程序烧写到Flash的第0页，然后将用户程序烧写到第一页或以后的存储空间中。

3 实验结果

以煤矿井下煤矸分界传感器为例，测试本文介绍的基于CPLD译码的DSP二次Bootloader方法。该传感器采集放煤时煤矸石振动信号，经AD转换后送入DSP经数字信号处理，分析得出煤矸石放落比例[8]。用户程序代码大小为23K字左右，显然不能够被固化的Bootloader正常加载，因此必须经过二次Bootloader。

将大小约2K字的uboot程序烧写到Flash第0页，用户烧写到第1～3页。经多次测试，该系统从上电复位到开始运行用户程序，耗时大约0.3s，而且系统运行稳定可靠。

本文介绍的基于CPLD快速译码的DSP二次Bootloader方法，利用CPLD器件的快速译码功能，模拟了一个换页寄存器，实现了大程序的上电后二次引导。与常见的利用GPIO换页的方法相比，本方法更有效，通用性更好，不会占用宝贵的GPIO资源，