基于OMAP-L138處理器的啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)開發(fā)
——雙核啟動(dòng)Nor Flash

付雪飛，張?zhí)?，路婷?/p>

（株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司，株洲412003）

1 雙核啟動(dòng)介紹

1.1 OMAP-L138介紹

德州儀器推出具有無與倫比連接選項(xiàng)與定點(diǎn)和浮點(diǎn)功能的全新處理器OMAP-L138，同時(shí)這款產(chǎn)品也是業(yè)界功耗最低的浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器，可充分滿足高能效、連通性設(shè)計(jì)對(duì)高集成度外設(shè)、更低熱量耗散以及更長(zhǎng)電池使用壽命的需求。

該器件結(jié)合了一系列獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)化特性和外設(shè)，能顯著降低工業(yè)、通信、醫(yī)療診斷和音頻等多種產(chǎn)品的總體系統(tǒng)成本。

此芯片，可通過動(dòng)態(tài)電壓與頻率縮放及多種省電模式管理片上電源。若配合電源管理軟件和配套模擬解決方案，開發(fā)人員無需成為節(jié)能技術(shù)專家即可優(yōu)化系統(tǒng)，提高性能，降低功耗。

OMAPL138雙CPU內(nèi)核高性能處理器是由德州儀器公司生產(chǎn)的雙CPU處理器，內(nèi)部包含DSP和ARM兩個(gè)CPU內(nèi)核。本文介紹了一種基于Flash實(shí)現(xiàn)雙核啟動(dòng)，并分別加載ARM和DSP程序的方法，介紹了OMAPL138雙CPU核的自啟動(dòng)和開發(fā)方法，對(duì)于OMAPL138的應(yīng)用有非常強(qiáng)的參考價(jià)值。

1.2 OMAP-L138程序映射介紹

本文介紹ARM啟動(dòng)后，喚醒DSP自啟動(dòng)系統(tǒng)，這種自啟動(dòng)系統(tǒng)需編寫bootloader程序、應(yīng)用程序段，其中ARM包含bootloader、應(yīng)用程序，DSP包含應(yīng)用程序。

所有程序的代碼放置在外部NOR Flash內(nèi)，外部Flash與雙核CPU通過EMIF總線連接。程序放置位置的中的地址映射如圖1所示，其中，bootloader.bin通過雙核CPU出廠自帶的搬運(yùn)程序到共享shareRAM中，shareRAM起始地址為0x80000000，出廠自帶的搬運(yùn)程序不能搬運(yùn)超過16 KB的二進(jìn)制文件；ARM應(yīng)用程序arm.bin放在DDR2，起始地址為0xC0000000和DSP應(yīng)用程序代碼段放在L2，起始地址為0x11800000，最后，ARM中斷向量表存放在ARM_LOCAL_RAM地址空間，位于0xFFFF0000處。

圖1 內(nèi)存映射圖

1.3 OMAP-L138程序啟動(dòng)流程介紹

首先是所有目標(biāo)碼（*.bin）寫入外部NORFlash的程序?qū)崿F(xiàn)。寫入外部NORFlash程序是由用戶獨(dú)立編寫，運(yùn)行在ccs5.4中的一個(gè)額外的仿真程序，用于將應(yīng)用程序?qū)懭氲酵獠縉ORFlash中，當(dāng)然寫入地址除bootloader.bin必須在NOR Flash頂端外[1]，其他*bin程序都可以由用戶自由定義。

其次bootloader只完成一項(xiàng)工作，就是將ARM程序、DSP程序、中斷向量表搬移到分別對(duì)應(yīng)的空間中去。

之后ARM程序按順序完成的以下事件：

①將ARM設(shè)置為super mode，且初始化對(duì)應(yīng)的寄存器和堆棧；

②雙核CPU內(nèi)部寄存器的初始化；

③由ARM通過控制字Wake Up DSP；

④在ARM程序中調(diào)用跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)需執(zhí)行的程序地址。

最后DPS程序被喚醒，則執(zhí)行應(yīng)用程序。

2 雙核程序啟動(dòng)詳細(xì)介紹

2.1 bootloader介紹

Bootloader為自編寫的一段代碼，主要是用來搬運(yùn)較大的文件，因?yàn)镺MAP-L138芯片內(nèi)部自帶的load程序只能搬運(yùn)不能超過16K大小的BIN文件，如果用戶想使用大于這個(gè)文件大小的應(yīng)用程序，則需要自己編寫搬運(yùn)程序，也就是此處介紹的bootloader程序[2]。

Bootloader編寫原則上是簡(jiǎn)單，精煉，只需完成一個(gè)搬運(yùn)功能即可，其他復(fù)雜功能都不必實(shí)現(xiàn)，像芯片初始化等可由后續(xù)應(yīng)用程序去完成。

2.2 將bootloader代碼、ARM和DSP應(yīng)用程序?qū)懭隢or Flash中

首先必須編寫一個(gè)NorFlashWrite的程序，此程序應(yīng)能初始化OMAP-L138芯片，并能獨(dú)立運(yùn)行，并能操作外部NorFlash。

將bootloader代碼、ARM和DSP對(duì)應(yīng)的*.bin二進(jìn)制文件讀取到電腦內(nèi)存空間且檢驗(yàn)文件正確，使用NorFlashWrite（用戶自己編寫的寫入NOR Flash的小程序，根據(jù)用戶硬件連接不同，寫入地址和方式也相應(yīng)會(huì)改變）將*.bin寫入到NOR Flash對(duì)應(yīng)地址內(nèi)[3]。

Bootloader.bin根據(jù)手冊(cè)要求需放置在NorFlash頂端位置處，具體的寫入由NorFlashWrite程序完成。

2.3 執(zhí)行流程

2.3.1 Bootloader載入、執(zhí)行

首先，OMAP-L138芯片被上電，芯片自動(dòng)執(zhí)行內(nèi)部的loader程序，根據(jù)芯片外部跳線，芯片會(huì)自動(dòng)選擇外部程序載入方式，本文為NorFlash方式。芯片出廠自帶的自啟動(dòng)程序會(huì)搬運(yùn)NOR Flash頂端地址(0x60000000)的16KB大小的二進(jìn)制代碼到雙核CPU的共享內(nèi)存的頂端地址處(0x80000000)，雙核CPU搬運(yùn)完成后，雙核系統(tǒng)強(qiáng)制將程序運(yùn)行PC指針指向0x80000004處運(yùn)行此處地址的指令。

2.3.2 ARM應(yīng)用程序執(zhí)行

首先，ARM的初始化函數(shù)會(huì)更改寄存器CPSR的模式、中斷控制位，使ARM核處于super mode下，如果ARM不處于super mode下，很多ARM硬件資源都不能使用，而且不處于super mode下很多寄存器也不能訪問；之后，關(guān)閉所有中斷允許寄存器，將super mode的堆棧初始化[4]；在super mode堆棧的所有初始化結(jié)束后，雙核內(nèi)部的寄存器也需初始化，最后通過wake up命令來喚醒DSP即可，至此ARM基本工作已經(jīng)完成。

2.3.3 DSP應(yīng)用程序執(zhí)行

DSP應(yīng)用程序在ARM對(duì)其喚醒時(shí)已經(jīng)開始執(zhí)行了，ARM需將wake up DSP的地址寫入到寄存器HOST1CFG中，此地址為DSP即將運(yùn)行程序的頂端地址。

2.4 執(zhí)行結(jié)束

當(dāng)DSP應(yīng)用程序被執(zhí)行時(shí)，OMAP-L138雙核的啟動(dòng)已經(jīng)完成，ARM和DSP核可以分別運(yùn)行，它們之間可通過配置系統(tǒng)寄存器CHIPSIG中的SYSCFG_CHIPINTx向DSP發(fā)送系統(tǒng)中斷實(shí)現(xiàn)雙核通信，或通過ShareRAM等方式交換數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

本文講解了一種基于NorFlash自啟動(dòng)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)OMAPL138中ARM和DSP的啟動(dòng)方案，方案簡(jiǎn)易，代碼量少，易于實(shí)際應(yīng)用，并詳細(xì)分析了OMAPL138雙核CPU系統(tǒng)的自啟動(dòng)方式和實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)于OMAPL138雙核CPU系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)用有很強(qiáng)的參考價(jià)值。