利用C语言和GEL语言的Flash编程新方法
利用c语言和gel语言的flash编程新方法
以tms320vc5402为例，探讨一种综合运用c语言、数据文件及gel语言的flash编程新方法。该方法完全采用c语言编写烧写程序，解决了指针不能访问高端flash的问题；把引导表作成数据文件，可实现大引导表的分批次加载；通过gel程序控制c程序执行，较好地体现了flash编程的流程。
关键词 tms320vc5402 flash 引导表 通用扩展语言 gel
引言
在dsp应用系统开发的后期，一般需要将用户程序写进flash等非易失性存储器，以便采用并行引导的方法实现用户程序的自举加载。这一步骤称为“烧写”；针对flash的烧写又称为flash编程。以往的编程方法大多采用汇编语言编写程序，可读性较差，并将引导表的制作也放在程序中实现；用户程序一变，烧写程序就得重新编写，不具有通用性。参考文献[1]采用c语言完成flash读写，较清晰地体现了flash编程的思想，但是它采用指针访问flash空间，不能对高端flash（64 k字存储空间以外）进行访问，且将引导表作成数组的方法仍显机械。
这里提出的flash编程方法完全采用c语言编写烧写程序，运用函数地址访问高端flash，借助数据文件将引导表加载到数据空间。gel（general extension language,通用扩展语言）作为一种程序扩展语言，被广泛用于调试及程序运行环境的定制。这里将gel语言运用于flash编程，可以控制c程序在数据加载完成后执行烧写过程，从而实现大引导表的烧写。
1 dsp开发板及flash存储器
笔者使用的dsp开发板上有1片tms320vc5402通用dsp芯片、1片sst39vf400a存储芯片（flash）、键盘和液晶显示器等。其中flash容量为256 k字（1字=16位），组织为128个扇区或8个块。为充分发挥flash容量大的特点，本系统在硬件上将flash空间的映射设计为：在上电自举过程中，flash空间的0x04000～0x0ffff映射到数据空间的0x4000～0xffff；上电自举完成后，整个flash空间0x00000～0x3ffff映射到程序空间的0x80000～0xbffff,即映射到了tms320vc5402的扩展程序空间，处于高地址，因此称为“高端flash”。由此可知，对系统进行应用开发时，flash总是表现为高端flash。
图1 flash编程流程
2 flash编程流程
用户程序一般以可执行coff（公共目标文件格式）文件格式存在（后缀名为.out），flash编程所要完成的就是将此可执行文件转换成特定的ascii码引导表的格式，并按此格式顺序写进flash。flash编程流程如图1所示。下面仅以一个动画显示程序qq.out为例，介绍如何将其烧写进flash。
2.1 生成引导表
通过hex转换工具，将用户程序qq.out文件转换成十六进制形式的ascii码流文件(asciihex格式文件[2])qq.asc。首先编写一个convert.cmd命令文件。部分内容如下：
qq.out/*用户程序*/
-a/*转换成asciihex格式文件*/
-map qq.mxp/*包含引导表的长度等信息*/
-o qq.asc/*转换成qq.asc*/
执行命令行“hex500 convert.cmd”将产生qq.mxp和qq.asc文件。其中qq.mxp文件有这样的信息：“contents: 00000000…0000433b”。表示qq.asc中的引导表长度为0x433c字，内容大致为：“10 aa 7f ff 00 02 00 00…”。
2.2 转换成数据文件
编程将asciihex格式文件qq.asc转换成ccs（code composer studio，代码集成开发环境）支持的数据文件（后缀名为.dat）。例中的引导表已属较大的表，这里将其转换为两个数据文件qq_dat1.dat和qq_dat2.dat，以在同一缓冲区分两次装载，避免因缓冲区太小而容纳不了引导表的情况发生。
ccs支持的数据文件的第一行为文件头信息，格式为：
幻数数据格式起始地址页类型数据块大小
其后是文件内容，每行表示一个数据。其中幻数固定为“1651”，数据格式可以选择“1”（十六进制整型）、“2”（十进制整型）、“3”（十进制长整型）、“4”（十进制浮点型）。
利用vc6.0编写该转换程序是简单的，程序运行后产生的qq_dat1.dat文件将是：“1651 1 4000 1 2000 0x10aa…”。从文件头信息可知，加载该文件可将引导表装载到数据空间0x4000起始的长度为0x2000的缓冲区中。
2.3 flash烧写
利用gel程序将引导表形成的数据文件qq_dat1.dat和qq_dat2.dat逐次装载到数据空间，调用c程序执行烧写过程。
由于flash空间映射到tms320vc5402程序空间的0x80000～0xbffff，故实际编写程序时使用的flash空间的地址均需偏移0x80000。例如，flash空间的0x5555地址单元实际上为0x85555。
正如前面所介绍的，虽然高端flash囊括了整个flash空间，但是对于c54x系列芯片，其c语言指针的宽度为16位，只能访问64 k字范围（0x0000～0xffff）之内的存储空间，而不能访问高端flash（0x80000~0xbffff）。
参考文献[3]讨论了用c语言指针不能访问c54x系列dsp扩展程序空间的问题，提出了用函数名代替指针来访问扩展程序空间的方法，并给出了可供c程序调用的pfunc_ext.lib库。这一方法本质上是将函数名代表的程序空间地址（20位）传送到40位的累加器，进行累加器寻址，因此使用该库恰好可以解决指针不能访问高端flash的问题。库中以下两个函数是有用的：
int pfunc_wordread(pfunc addrprog);
//读取（扩展）程序空间地址addrprog处的一个字
void pfunc_wordwrite(pfunc addrprog,int wdata);
//将字wdata写到（扩展）程序空间地址addrprog处
为应用pfunc_ext.lib库，需定义一些函数，并在命令文件中为这些函数所在的自定义代码段分配段地址，以使这些函数的函数名指向flash特定的地址单元。例如，可以编写一个c程序源文件，定义一个空函数flash_5555以指向0x85555:
#pragma code_section(flash_5555,bigpointer)
void flash_5555(void){}
flash的其他地址可依此方法得到, pfunc_ext.lib库的具体说明见参考文献[3]。
下面应用pfunc_ext.lib库编写了flash擦除和编程的3个基本函数flash_erase()、flash_word_write()、flash_serial_write()，分别完成flash擦除、字编程和连续编程。其中连续编程只是循环调用了字编程函数。擦除和字编程的流程分别如图2和图3所示。擦除函数的代码如下：
//实现片擦除、块擦除或扇区擦除，type定义擦除方式，addr给出扇区起始地址或块起始地址
unsigned int flash_erase(pfunc addr,unsigned type){
//执行sst39vf400a的擦除命令序列
pfunc_wordwrite(flash_5555,flash_cmd1);
//0xaa﹥*(0x85555)
…
pfunc_wordwrite(addr,type);//擦除类型命令
…
}
图2 擦除流程
图3 字编程流程
有了这些基本函数，就可以在主函数中完成flash的烧写。下面的主函数实现将引导表烧写进flash。
void main(){
…
asm(erase:);//擦除0x80000~0x97fff,块擦除
for(i=0;i<3;i++)
flag=flash_erase((pfunc)i,flash_block_erase);
asm(program1:);//连续编程
flag=flash_serial_write(flash_base,mem_base,usercode_length1);//flash_base指向0x84000
asm(program2:);//连续编程
…
asm(program_bootaddr:);//字编程
flag=flash_write_word(flash_ffff,0x4000);
}
例中采用了块擦除的方式。mem_base是多次加载引导表的缓冲区起始地址，为与数据文件qq_dat1.dat中文件头对应，应保证mem_base指向0x4000。其方法类似于上述函数名的地址分配（使用#pragma data_section伪指令）。最后完成字编程，使bootloader上电时得以在数据空间的0xffff处读取引导表在数据空间的起始地址，例中为0x4000。
为使主函数正确执行，需借gel语言的运行调试功能，由此设计的gel程序真正体现了flash烧写的流程。gel程序流程如图4所示，部分代码如下：
menuitem programming;
hotmenu flashfiring(){…
gel_load(programflash.out);//加载c烧写程序
…
if(flag){
gel_load(qq_dat1.dat);//加载数据文件
gel_go(program1); //执行连续编程
…
gel_load(qq_dat2.dat);//加载数据文件
gel_go(program2); //执行连续编程…
}
}
图4 gel程序流程
gel程序在c程序每次执行前设定正确的环境变量并初始化缓冲区。例如，数据文件的长度usercode_length1就是需要根据实际的数据文件长度进行设定的环境变量；而在进行连续编程之前，需要gel程序重新加载mem_base缓冲区。
3 运行结果
在ccs环境下选择file/load gel,装载以上gel程序，选择gel/ programming/flashfiring,即可实现flash烧写。拔掉仿真器，给系统重新上电，可以看到液晶显示器上qq企鹅的动画。
4 结论
通过函数地址可以进行flash的全空间访问；采用c语言编写flash擦除和编程函数，增强了程序的可读性；将引导表作成多个数据文件，一方面适于大引导表的加载，另一方面使flash编程算法与编程数据完全分离，提高了算法的通用性；仅在gel程序中修改参数即可实现另一用户程序的烧写，体现了方法的灵活性。
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引言
在dsp应用系统开发的后期，一般需要将用户程序写进flash等非易失性存储器，以便采用并行引导的方法实现用户程序的自举加载。这一步骤称为“烧写”；针对flash的烧写又称为flash编程。以往的编程方法大多采用汇编语言编写程序，可读性较差，并将引导表的制作也放在程序中实现；用户程序一变，烧写程序就得重新编写，不具有通用性。参考文献[1]采用c语言完成flash读写，较清晰地体现了flash编程的思想，但是它采用指针访问flash空间，不能对高端flash（64 k字存储空间以外）进行访问，且将引导表作成数组的方法仍显机械。
这里提出的flash编程方法完全采用c语言编写烧写程序，运用函数地址访问高端flash，借助数据文件将引导表加载到数据空间。gel（general extension language,通用扩展语言）作为一种程序扩展语言，被广泛用于调试及程序运行环境的定制。这里将gel语言运用于flash编程，可以控制c程序在数据加载完成后执行烧写过程，从而实现大引导表的烧写。
1 dsp开发板及flash存储器
笔者使用的dsp开发板上有1片tms320vc5402通用dsp芯片、1片sst39vf400a存储芯片（flash）、键盘和液晶显示器等。其中flash容量为256 k字（1字=16位），组织为128个扇区或8个块。为充分发挥flash容量大的特点，本系统在硬件上将flash空间的映射设计为：在上电自举过程中，flash空间的0x04000～0x0ffff映射到数据空间的0x4000～0xffff；上电自举完成后，整个flash空间0x00000～0x3ffff映射到程序空间的0x80000～0xbffff,即映射到了tms320vc5402的扩展程序空间，处于高地址，因此称为“高端flash”。由此可知，对系统进行应用开发时，flash总是表现为高端flash。
图1 flash编程流程
2 flash编程流程
用户程序一般以可执行coff（公共目标文件格式）文件格式存在（后缀名为.out），flash编程所要完成的就是将此可执行文件转换成特定的ascii码引导表的格式，并按此格式顺序写进flash。flash编程流程如图1所示。下面仅以一个动画显示程序qq.out为例，介绍如何将其烧写进flash。
2.1 生成引导表
通过hex转换工具，将用户程序qq.out文件转换成十六进制形式的ascii码流文件(asciihex格式文件[2])qq.asc。首先编写一个convert.cmd命令文件。部分内容如下：
qq.out/*用户程序*/
-a/*转换成asciihex格式文件*/
-map qq.mxp/*包含引导表的长度等信息*/
-o qq.asc/*转换成qq.asc*/
执行命令行“hex500 convert.cmd”将产生qq.mxp和qq.asc文件。其中qq.mxp文件有这样的信息：“contents: 00000000…0000433b”。表示qq.asc中的引导表长度为0x433c字，内容大致为：“10 aa 7f ff 00 02 00 00…”。
2.2 转换成数据文件
编程将asciihex格式文件qq.asc转换成ccs（code composer studio，代码集成开发环境）支持的数据文件（后缀名为.dat）。例中的引导表已属较大的表，这里将其转换为两个数据文件qq_dat1.dat和qq_dat2.dat，以在同一缓冲区分两次装载，避免因缓冲区太小而容纳不了引导表的情况发生。
ccs支持的数据文件的第一行为文件头信息，格式为：
幻数数据格式起始地址页类型数据块大小
其后是文件内容，每行表示一个数据。其中幻数固定为“1651”，数据格式可以选择“1”（十六进制整型）、“2”（十进制整型）、“3”（十进制长整型）、“4”（十进制浮点型）。
利用vc6.0编写该转换程序是简单的，程序运行后产生的qq_dat1.dat文件将是：“1651 1 4000 1 2000 0x10aa…”。从文件头信息可知，加载该文件可将引导表装载到数据空间0x4000起始的长度为0x2000的缓冲区中。
2.3 flash烧写
利用gel程序将引导表形成的数据文件qq_dat1.dat和qq_dat2.dat逐次装载到数据空间，调用c程序执行烧写过程。
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正如前面所介绍的，虽然高端flash囊括了整个flash空间，但是对于c54x系列芯片，其c语言指针的宽度为16位，只能访问64 k字范围（0x0000～0xffff）之内的存储空间，而不能访问高端flash（0x80000~0xbffff）。
参考文献[3]讨论了用c语言指针不能访问c54x系列dsp扩展程序空间的问题，提出了用函数名代替指针来访问扩展程序空间的方法，并给出了可供c程序调用的pfunc_ext.lib库。这一方法本质上是将函数名代表的程序空间地址（20位）传送到40位的累加器，进行累加器寻址，因此使用该库恰好可以解决指针不能访问高端flash的问题。库中以下两个函数是有用的：
int pfunc_wordread(pfunc addrprog);
//读取（扩展）程序空间地址addrprog处的一个字
void pfunc_wordwrite(pfunc addrprog,int wdata);
//将字wdata写到（扩展）程序空间地址addrprog处
为应用pfunc_ext.lib库，需定义一些函数，并在命令文件中为这些函数所在的自定义代码段分配段地址，以使这些函数的函数名指向flash特定的地址单元。例如，可以编写一个c程序源文件，定义一个空函数flash_5555以指向0x85555:
#pragma code_section(flash_5555,bigpointer)
void flash_5555(void){}
flash的其他地址可依此方法得到, pfunc_ext.lib库的具体说明见参考文献[3]。
下面应用pfunc_ext.lib库编写了flash擦除和编程的3个基本函数flash_erase()、flash_word_write()、flash_serial_write()，分别完成flash擦除、字编程和连续编程。其中连续编程只是循环调用了字编程函数。擦除和字编程的流程分别如图2和图3所示。擦除函数的代码如下：
//实现片擦除、块擦除或扇区擦除，type定义擦除方式，addr给出扇区起始地址或块起始地址
unsigned int flash_erase(pfunc addr,unsigned type){
//执行sst39vf400a的擦除命令序列
pfunc_wordwrite(flash_5555,flash_cmd1);
//0xaa﹥*(0x85555)
…
pfunc_wordwrite(addr,type);//擦除类型命令
…
}
图2 擦除流程
图3 字编程流程
有了这些基本函数，就可以在主函数中完成flash的烧写。下面的主函数实现将引导表烧写进flash。
void main(){
…
asm(erase:);//擦除0x80000~0x97fff,块擦除
for(i=0;i<3;i++)
flag=flash_erase((pfunc)i,flash_block_erase);
asm(program1:);//连续编程
flag=flash_serial_write(flash_base,mem_base,usercode_length1);//flash_base指向0x84000
asm(program2:);//连续编程
…
asm(program_bootaddr:);//字编程
flag=flash_write_word(flash_ffff,0x4000);
}
例中采用了块擦除的方式。mem_base是多次加载引导表的缓冲区起始地址，为与数据文件qq_dat1.dat中文件头对应，应保证mem_base指向0x4000。其方法类似于上述函数名的地址分配（使用#pragma data_section伪指令）。最后完成字编程，使bootloader上电时得以在数据空间的0xffff处读取引导表在数据空间的起始地址，例中为0x4000。
为使主函数正确执行，需借gel语言的运行调试功能，由此设计的gel程序真正体现了flash烧写的流程。gel程序流程如图4所示，部分代码如下：
menuitem programming;
hotmenu flashfiring(){…
gel_load(programflash.out);//加载c烧写程序
…
if(flag){
gel_load(qq_dat1.dat);//加载数据文件
gel_go(program1); //执行连续编程
…
gel_load(qq_dat2.dat);//加载数据文件
gel_go(program2); //执行连续编程…
}
}
图4 gel程序流程
gel程序在c程序每次执行前设定正确的环境变量并初始化缓冲区。例如，数据文件的长度usercode_length1就是需要根据实际的数据文件长度进行设定的环境变量；而在进行连续编程之前，需要gel程序重新加载mem_base缓冲区。
3 运行结果
在ccs环境下选择file/load gel,装载以上gel程序，选择gel/ programming/flashfiring,即可实现flash烧写。拔掉仿真器，给系统重新上电，可以看到液晶显示器上qq企鹅的动画。
4 结论
通过函数地址可以进行flash的全空间访问；采用c语言编写flash擦除和编程函数，增强了程序的可读性；将引导表作成多个数据文件，一方面适于大引导表的加载，另一方面使flash编程算法与编程数据完全分离，提高了算法的通用性；仅在gel程序中修改参数即可实现另一用户程序的烧写，体现了方法的灵活性。
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