单片机的FLASH引导装载系统设计

　　前言

　　DSP系统的引导装载是指在系统加电时，由DSP将一段存储在外部非易失性存储器中的代码移植到内部高速存储器单元并执行的过程。这种方式即可利用外部存储单元扩展DSP本身有限的ROM资源，又能充分发挥DSP内部资源的高速效能。因此，引导装载系统的性能直接关系到整个DSP系统的可靠性和处理速度，是DSP系统设计中必不可少的重要环节。在装载系统中，外部非易失性存储器和DSP的性能尤为重要。FLASH是一种高密度、非易失性的电可擦写存储器，而且单位存储比特的价格比传统EPROM要低。为此，本文介绍了TMS320C6713浮点DSP芯片和SST公司提供的SST39VF400A FLASH存储器的基本特点，给出了使用该FLASH存储器设计和实现完整的TMS320C6713 DSP引导装载系统的具体方法。

　　1 硬件设计

　　1.1 主要芯片介绍

　　DSP自动引导装载系统主要使用DSP芯片(TMS320C6713)和外扩存储器(SST39VF400A)两种芯片来实现。其中TMS320C6713是一款高性能的32位浮点DSP，适用于专业音频信号处理。该芯片的内部结构是在TMS320C62XX的基础上加以改进制成的，其内部集成了多个功能单元，并采用了先进的VLIW体系结构及流水线技术;它采用3.3 V的I/O电压和1.8 V的内核电压供电方式，并具有两级cache缓存结构。除此之外，它还有以下两个主要特点： 第一是运行速度快。德州仪器公司(TI)推出的这一款300 MHz的TMS320C6713数字信号处理器(DSP)的处理速度高达1800 MFLOPS。TMS320C6713可以使用的工作时钟和对应指令周期表如表1所列。

　　其次是精度高。TMS320C6713有三个因素影响着浮点格式的内在高精度。首先，浮点DSP的24位I/O字长在整数与实数值方面可实现比定点器件中常用的16位字长更高的精确度。第二.取幂大幅提高了应用可用的动态范围，较大的动态范围对处理极大数据集以及难以方便预计数据集范围的情况相当重要。第三，硬件内部的浮点数据表示法比定点器件更为精确，这就保证了最终结果的更高精确度。

　　SST39VF400A是SST公司推出的FLASH存储器。该器件十分适合用作外扩存储器，它的存储容量为4 MB，采用3.3 V单电源供电，因而无需额外提供高电压即可通过一些特殊的命令字序列来实现对各个子模块的读写和擦除。并可重复十万次以上，此外，还可通过DSP编程来实现对它的读写操作，十分适合于系统的调试和开发。

　　1.2 系统硬件接口设计

　　DSP访问片外存储器主要通过外部存储器接口(EMIF)完成。它不仅具有很强的接口能力(可以和各种存储器直接接口)，而且具有很高的数据吞吐能力(高达1 200 MB/s)。TMS320C6713的EMIF能支持8位、16位和32位宽的所有存储器，当从这些窄位宽的存储空间读写数据时，EMIF会将多个数据打包成一个32位的值，而不必增加额外电路。TMS320C6713与SST39VF400的接口电路设计如图1所示。该电路主要通过DSP的相关输出管脚来控制FLASH的擦除和读写。其中，A0～A19为地址线，DQ0～DQ15为数据线，OE和WE分别为输出使能和写使能，CE1为片使能。由于TMS320C6713默认的引导模式是从外部CE1空间的16位FLASH来引导装载，所以，TMS320C6713的CE1和FLASH的片选CE相连。