基于TI多核DSP TMS320C6678的BOOT方式研究

杨磊　张莹

摘要：介绍了TI生产的多核DSP TMS320C6678的启动过程，详细讲解了其内置启动程序RBL提供的几种常用启动方式，并从应用场景，硬软件设计等多个方面分析了各方式的优劣。提出了一种基于EMIF16接口的添加引导服务程序的多级引导模式，能够很好的扩展C6678二级引导程序的功能。

关键词：C6678；EMIF16；RBL；二级引导；自启动

中图分类号：TP13 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）01-0054-02

0 引言

在当今数字化不断加快的背景下，各信号处理系统对嵌入式实时性要求在进一步提高。TI推出的多核DSP TMS320C6678，具有8个运算核心，单核心主频最高可达1.25Ghz[1]，无论是定点或浮点都具有较高的计算能力，并且TI为其配套了专用嵌入式实时操作系统SYS/BIOS，使该款芯片在软件设计上的难度大大降低。

在实际应用中，应用场景复杂多变，我们可根据其引导方式将其分成两类，一类需要主机将应用程序镜像下载到DSP内存并激活DSP运行用户程序。另一类是将用户程序烧写在外部存储器中，上电后由DSP的引导程序完成自加载启动[2-3]。C6678内置了一级引导程序RBL，RBL为用户提供了多种引导方式以满足其不同需求。但同时RBL程序相对简单，无法满足一些较为复杂的引导需求，这时往往需要二级引导程序的辅助。因此，C6678的启动引导过程常常是由一级和二级引导程序共同完成的。

1 C6678启动过程

RBL是厂家固化在其Boot Rom内的一段程序，其主要功能是通过判断DEVSTAT寄存器后三位BOOTMODE[2：0]的状态来决定运行的Boot代码。当C6678上电后，由内部的EDMA将Boot Rom中的代码搬运到Core0的内存中执行，完成一系列初始化工作。

C6678上电启动的大致过程可描述为：Core0运行RBL；RBL根据BootMode[2：0]运行相应一级引导程序；一级引导程序引导用戶程序启动，如有二级引导，则先引导二级引导程序，由二级引导程序引导用户程序启动。

2 C6678常用引导方式

2.1 PCIE Boot

PCIE[4]是一种高速串行总线的扩展标准，C6678集成了PCIE外设接口，PCIE启动过程可简单描述为：RBL检测到BootMode[2：0]的值并初始化PCIE模块；主机加载程序在PC与DSP间建立内存映射；主机通过PCIE总线将DDR初始化程序送入Core0 的L2内存并初始化DDR；主机将用户程序推送至DDR内存指定位置，并将入口地址写入magic地址[5]，DSP跳转到magic内的入口地址执行，并通过IPC中断通知从核工作。

PCIE启动方式能够通过PC来控制DSP的启动过程，能很好地与以往采用X86架构的工控系统衔接。但该方式也有局限性，例如当一个系统中C6678节点较多时，PC无法为每个节点分配足够的映射空间，会导致主机系统无法启动。此时需借助二级引导程序来降低RBL中为C6678设置的BAR空间大小，以保证PC顺利完成PCIE枚举过程。

2.2 Ethernet Boot

以太网启动是主机将用户镜像通过以太网下载到C6678的内存中启动的一种方式。这里的主机可以是具有以太网功能的PC，ARM芯片或PowerPC芯片。以太网启动虽然通用性较强，但由TI提供的主机加载程序以及RBL内置的以太网加载代码功能较为简单，而操作起来又比较复杂。因此在实际应用中通常是通过二级引导程序来扩展以太网启动功能。

2.3 SRIO Boot

SRIO[6]是一种高速串行接口标准，与PCIE相比，灵活性更强。SRIO节点可通过对方的Srio ID直接读写其内存数据。SRIO引导过程可以描述为：RBL检测BootMode[2：0]的值并初始化芯片的SRIO模块，设置SRIO模块的Srio ID，连接模式等；主机将DDR初始化程序下载到Core0 L2内存中并完成DDR初始化工作；主机将用户程序镜像通过SRIO总线写入DSP的DDR内存中，并改写Magic地址；Core0根据Magic地址跳转执行用户程序，并通过IPC中断唤醒从核工作。

与PCIE引导相比，SRIO具有硬件结构灵活，软件设计简单等特点，但PC机并没有扩展SRIO接口，因此，通常是采用另一片C6678或PowerPC等集成了SRIO模块的芯片作为主机加载平台，这就在一定程度上限制了SRIO 启动方式的使用范围。

3 Nor Flash引导服务程序

与上面介绍的几种boot 方式不同，在大多工程应用中，我们需要将用户程序固化在EMIF16接口的外挂Nor Flash存储器中，由DSP自动完成加载过程。Nor Flash的特性决定了程序可直接在其中运行，但为了提高运行速度，往往将程序搬移到DDR内。TI的EVM板及薛志远等人[7]提出的方法都是在引导程序后直接添加用户代码，功能单一。

为解决普通Nor Flash引导功能单一的问题，我们在二级引导代码后增加了引导服务程序。此服务程序主要通过软件方式完成DSP参数设置，引导方式选择等功能。可在此服务代码中增加以太网启动，SRIO启动，PCIE启动以及自启动服务模块。增加了引导服务程序后的完整启动流程如图1所示。

通过引导服务程序，可以用串口更改保存在Flash保留区域并且与启动相关的环境变量。随后根据人为设置的环境变量选择启动加载模式，经测试，此方式大大增加了C6678启动方式的灵活性。

4 结语

通过对C6678启动方式的分析，本文中提出了一种基于EMIF16接口的引导设计方案，增加了引导程序的通用性。但是目前而言，DSP端的引导程序并不能做到完全复用，大部分是根据实际功能进行定制。因此，设计一个能够满足各种应用需求，类似于Uboot的开源DSP BootLoader将是今后研究的重点，这将大大降低DSP嵌入式软件的开发成本，促进DSP在我国军事和民用高速信号处理系统中的应用和发展。

参考文献

[1] 牛金海.TMS320C66x KeyStone架构多核DSP入门与实例精解[M].上海：上海交通大学出版社，2014.

[2] 孙红磊，蔡雨琦，施镇峰.TMS320C6678 DSP的加载引导研究[J].微型机与应用，2015，34（24）：73-75.

[3] 黄震，刘亚斌.TMS320C6000系列DSP程序固化的研究[J].電子设计工程，2016，24（12）：26-28+32.

[4] 乐亮.新一代多核DSP-TMS320C6678的PCIE接口驱动设计[A]. 第六届全国信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C]，2012：4.

[5] 李飞平，卿粼波，滕奇志，舒君，何小海.基于TMS320C6678的多核程序加载研究与实现[J].电子技术应用，2015，41（03）：31-34.

[6] 卢建章，刘洋.TMS320C6678中的高速串行接口RapidIO研究[J].单片机与嵌入式系统应用，2017，17（06）：51-53.

[7] 薛志远，王春雷.基于TMS320C6678的多核Bootloader设计与实现[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