基于TI多核DSP TMS320C6678的BOOT方式研究

楊磊　張瑩

摘要：介紹了TI生產(chǎn)的多核DSP TMS320C6678的啟動過程，詳細講解了其內(nèi)置啟動程序RBL提供的幾種常用啟動方式，并從應(yīng)用場景，硬軟件設(shè)計等多個方面分析了各方式的優(yōu)劣。提出了一種基于EMIF16接口的添加引導服務(wù)程序的多級引導模式，能夠很好的擴展C6678二級引導程序的功能。

關(guān)鍵詞：C6678；EMIF16；RBL；二級引導；自啟動

中圖分類號：TP13 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）01-0054-02

0 引言

在當今數(shù)字化不斷加快的背景下，各信號處理系統(tǒng)對嵌入式實時性要求在進一步提高。TI推出的多核DSP TMS320C6678，具有8個運算核心，單核心主頻最高可達1.25Ghz[1]，無論是定點或浮點都具有較高的計算能力，并且TI為其配套了專用嵌入式實時操作系統(tǒng)SYS/BIOS，使該款芯片在軟件設(shè)計上的難度大大降低。

在實際應(yīng)用中，應(yīng)用場景復雜多變，我們可根據(jù)其引導方式將其分成兩類，一類需要主機將應(yīng)用程序鏡像下載到DSP內(nèi)存并激活DSP運行用戶程序。另一類是將用戶程序燒寫在外部存儲器中，上電后由DSP的引導程序完成自加載啟動[2-3]。C6678內(nèi)置了一級引導程序RBL，RBL為用戶提供了多種引導方式以滿足其不同需求。但同時RBL程序相對簡單，無法滿足一些較為復雜的引導需求，這時往往需要二級引導程序的輔助。因此，C6678的啟動引導過程常常是由一級和二級引導程序共同完成的。

1 C6678啟動過程

RBL是廠家固化在其Boot Rom內(nèi)的一段程序，其主要功能是通過判斷DEVSTAT寄存器后三位BOOTMODE[2：0]的狀態(tài)來決定運行的Boot代碼。當C6678上電后，由內(nèi)部的EDMA將Boot Rom中的代碼搬運到Core0的內(nèi)存中執(zhí)行，完成一系列初始化工作。

C6678上電啟動的大致過程可描述為：Core0運行RBL；RBL根據(jù)BootMode[2：0]運行相應(yīng)一級引導程序；一級引導程序引導用戶程序啟動，如有二級引導，則先引導二級引導程序，由二級引導程序引導用戶程序啟動。

2 C6678常用引導方式

2.1 PCIE Boot

PCIE[4]是一種高速串行總線的擴展標準，C6678集成了PCIE外設(shè)接口，PCIE啟動過程可簡單描述為：RBL檢測到BootMode[2：0]的值并初始化PCIE模塊；主機加載程序在PC與DSP間建立內(nèi)存映射；主機通過PCIE總線將DDR初始化程序送入Core0 的L2內(nèi)存并初始化DDR；主機將用戶程序推送至DDR內(nèi)存指定位置，并將入口地址寫入magic地址[5]，DSP跳轉(zhuǎn)到magic內(nèi)的入口地址執(zhí)行，并通過IPC中斷通知從核工作。

PCIE啟動方式能夠通過PC來控制DSP的啟動過程，能很好地與以往采用X86架構(gòu)的工控系統(tǒng)銜接。但該方式也有局限性，例如當一個系統(tǒng)中C6678節(jié)點較多時，PC無法為每個節(jié)點分配足夠的映射空間，會導致主機系統(tǒng)無法啟動。此時需借助二級引導程序來降低RBL中為C6678設(shè)置的BAR空間大小，以保證PC順利完成PCIE枚舉過程。

2.2 Ethernet Boot

以太網(wǎng)啟動是主機將用戶鏡像通過以太網(wǎng)下載到C6678的內(nèi)存中啟動的一種方式。這里的主機可以是具有以太網(wǎng)功能的PC，ARM芯片或PowerPC芯片。以太網(wǎng)啟動雖然通用性較強，但由TI提供的主機加載程序以及RBL內(nèi)置的以太網(wǎng)加載代碼功能較為簡單，而操作起來又比較復雜。因此在實際應(yīng)用中通常是通過二級引導程序來擴展以太網(wǎng)啟動功能。

2.3 SRIO Boot

SRIO[6]是一種高速串行接口標準，與PCIE相比，靈活性更強。SRIO節(jié)點可通過對方的Srio ID直接讀寫其內(nèi)存數(shù)據(jù)。SRIO引導過程可以描述為：RBL檢測BootMode[2：0]的值并初始化芯片的SRIO模塊，設(shè)置SRIO模塊的Srio ID，連接模式等；主機將DDR初始化程序下載到Core0 L2內(nèi)存中并完成DDR初始化工作；主機將用戶程序鏡像通過SRIO總線寫入DSP的DDR內(nèi)存中，并改寫Magic地址；Core0根據(jù)Magic地址跳轉(zhuǎn)執(zhí)行用戶程序，并通過IPC中斷喚醒從核工作。

與PCIE引導相比，SRIO具有硬件結(jié)構(gòu)靈活，軟件設(shè)計簡單等特點，但PC機并沒有擴展SRIO接口，因此，通常是采用另一片C6678或PowerPC等集成了SRIO模塊的芯片作為主機加載平臺，這就在一定程度上限制了SRIO 啟動方式的使用范圍。

3 Nor Flash引導服務(wù)程序

與上面介紹的幾種boot 方式不同，在大多工程應(yīng)用中，我們需要將用戶程序固化在EMIF16接口的外掛Nor Flash存儲器中，由DSP自動完成加載過程。Nor Flash的特性決定了程序可直接在其中運行，但為了提高運行速度，往往將程序搬移到DDR內(nèi)。TI的EVM板及薛志遠等人[7]提出的方法都是在引導程序后直接添加用戶代碼，功能單一。

為解決普通Nor Flash引導功能單一的問題，我們在二級引導代碼后增加了引導服務(wù)程序。此服務(wù)程序主要通過軟件方式完成DSP參數(shù)設(shè)置，引導方式選擇等功能。可在此服務(wù)代碼中增加以太網(wǎng)啟動，SRIO啟動，PCIE啟動以及自啟動服務(wù)模塊。增加了引導服務(wù)程序后的完整啟動流程如圖1所示。

通過引導服務(wù)程序，可以用串口更改保存在Flash保留區(qū)域并且與啟動相關(guān)的環(huán)境變量。隨后根據(jù)人為設(shè)置的環(huán)境變量選擇啟動加載模式，經(jīng)測試，此方式大大增加了C6678啟動方式的靈活性。

4 結(jié)語

通過對C6678啟動方式的分析，本文中提出了一種基于EMIF16接口的引導設(shè)計方案，增加了引導程序的通用性。但是目前而言，DSP端的引導程序并不能做到完全復用，大部分是根據(jù)實際功能進行定制。因此，設(shè)計一個能夠滿足各種應(yīng)用需求，類似于Uboot的開源DSP BootLoader將是今后研究的重點，這將大大降低DSP嵌入式軟件的開發(fā)成本，促進DSP在我國軍事和民用高速信號處理系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展。

參考文獻

[1] 牛金海.TMS320C66x KeyStone架構(gòu)多核DSP入門與實例精解[M].上海：上海交通大學出版社，2014.

[2] 孫紅磊，蔡雨琦，施鎮(zhèn)峰.TMS320C6678 DSP的加載引導研究[J].微型機與應(yīng)用，2015，34（24）：73-75.

[3] 黃震，劉亞斌.TMS320C6000系列DSP程序固化的研究[J].電子設(shè)計工程，2016，24（12）：26-28+32.

[4] 樂亮.新一代多核DSP-TMS320C6678的PCIE接口驅(qū)動設(shè)計[A]. 第六屆全國信號和智能信息處理與應(yīng)用學術(shù)會議論文集[C]，2012：4.

[5] 李飛平，卿粼波，滕奇志，舒君，何小海.基于TMS320C6678的多核程序加載研究與實現(xiàn)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2015，41（03）：31-34.

[6] 盧建章，劉洋.TMS320C6678中的高速串行接口RapidIO研究[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2017，17（06）：51-53.

[7] 薛志遠，王春雷.基于TMS320C6678的多核Bootloader設(shè)計與實現(xiàn)[J].航空兵器，2017（04）：80-83.

Abstract：The startup process of multi-core DSP TMS320C6678 produced by TI is introduced.，several common startup methods provided by its built-in startup program RBL are explained in detail，the advantages and disadvantages of various methods are analyzed from application scenarios， hardware and software design，etc.A multi-level boot mode of adding boot service program based on EMIF16 interface is proposed，which can extend the function of C6678 two stage boot program.

Key words：C6678； EMIF16； RBL； secondary boot； self-boot