一、前言   开发TI 公司的DSP ic 芯片，肯定要编写或者修改CMD 文件，这是在单片机开发中没有碰到过的新事物，也是学习DSP的难点。面对里面种类繁多、名称各异、来历不明、作用不清、功能千差万别的存储器、区域和变量、寄存器，初学者往往都会一头雾水。甚至很多人已经把项目成功地完成了，对CMD 文件仍然是一知半解。笔者也经历了极度困惑的过程，曾经大量地看书，下载资料，分析所能搜集到的CMD 源文件。可惜的是，无论是TI 公司的原始文档，还是网上的资料，或者BBS 的帖子，都没有透彻地说明CMD 文件的原理和使用，只说“然”，要靠自己去体会“所以然”，去 “悟”。终于有一天，我悟到了，也许只是“一些”。现在，我把自己的“一些”写下来。我将细致而通俗地说明CMD 文件的原理，给您“鱼”，更给您“渔”，一步步地引导象我当初一样的初学者。我将以TI 的2407 为对象展开说明，对于TI 公司其他型号、其他系列的DSP，道理是完全相同的。用时下学术界最最最流行的语式，叫做“基于 2407”——这个词起源于英文的“based on”，或“something based”，被我们大量地引用，以至于令人反胃了——我们美妙、绚烂的语言，现在只剩下“基于”了。 笔者水平有限，但保证会用心去写，您会看到很多别处没有的思路和信息，相信会基本打通初学者的任督二脉。本文适用于那些有单片机的开发基础、刚开始学习DSP 的初学者。如果你还不知道程序空间，数据空间这些名词，可能就比较困难了。 二、CMD 文件的起源   在DSP 系统中，存在大量的、各式各样的存储器，CMD 文件所描述的，就是开发工程师对物理存储器的管理、分配和使用情况。 有必要先复习一下存储器的知识。目前的物理存储器，种类繁多，原理、功能、参数、速度各不相同，有PROM、EPROM、EEPROM、FLASH、NAND FLASH、NOR FLASH等（ROM 类），还有SRAM、DRAM、SDRAM、DDR、DDR2、FIFO 等（RAM 类）。无论多么复杂，从断电后保存数据的能力来看，只有两类：断电后仍然能够保存数据的叫做非易失性存储器（non-volatile，本文称为ROM 类），数据丢失的叫做易失性存储器（本文称为RAM 类）；ROM 类的集成电路芯片都是非易失性的，而RAM 类都是易失性的。即使同为ROM类或同为RAM 类存储器，仍然存在速度、读写方法、功耗、成本等诸多方面的差别。比如SRAM 的读写速度，从过去的15ns、12ns，提高到现在的8ns、10ns，FLASH 的读取速度从120ns、75ns，到现在的40ns、30ns。 有没有人这样想过：使用存储器的人，希望存在这样的区别吗？ 或者说，理想的存储器，应当是什么样的？ ………… 我们使用存储器时，如果没有人为地改变它，就希望里面的数据永远不要变，即使断了电也要完好地保存；如果里面的内容是我不需要的或者不能用的，我自然就会给它写入有用的内容，比如初始化。理想的存储器就应当永远保存数据，无论掉电与否，而且，希望读写速度为每秒无穷多字节，是0ns，而不是什么8ns，10ns。——不是吗？ 然而，人类实现存储器芯片的技术，还没有达到理想情况，所以才会有这么多类别。 “非易失”和“速度”就是一对典型的矛盾。非易失的ROM 类存储器，可以“永远”地保存数据，但读写速度却很低，比如30ns；RAM 的速度（8ns）一般都比ROM（30ns）快得多，但却不能掉电保存。这是很无奈的现实。假如有那么一天，ROM 类的读写速度和RAM 一样快，或者RAM 也可以掉电保存数据，就不存在易失和非易失的区别了，那将是革命性的进步。那时，智能芯片和智能系统的设计将会有很大的变化，编写CMD 文件就会很简单，甚至不需要了。 已经有芯片厂家做了一些这方面的工作，比如把电池和 RAM 结合起来，就是一个能掉电保存的RAM。它既可以作为传统的ROM 使用，又可以当RAM 使用。但这显然只是一个暂时、折中的方法，其原理、成本、体积、容量还不如人意，不能算是“革命性”的进步。 我们平时在用到存储器的时候，要考虑哪些因素呢？ 首先必须确认，在你的使用场合，是要永久保存数据，还是暂时保存？这关系到选择非易失性，还是易失性存储器的大问题，是首要的问题。在某些场合，如果必须永远地保存数据，即使希望速度快一些，也只能选择非易失的ROM 类存储器，而把速度问题放在其次，或者另外想办法解决；另外一些场合，却要把速度放在第一位，只要在通电期间能够始终保存数据，就够了，当然就要选择RAM 类的存储器了。 这两种情况我们都会遇到：程序代码一般都要存储在ROM 类存储器中，否则，从设备生产开始，储存、运输，一直到用户手里，要必备不间断电源，还要保证不发生断电的意外；程序运行的时候，为了提高速度，就必须在RAM 中运行，试想想，如果你的MP4放电影一停一顿的，谁还会用它看电影呢？所以ROM 和RAM 都是必不可少的，各有各的用途，而且，出于功能、参数、速度、读写方法、功耗、工艺、成本等方面的考虑，往往要同时使用不止一种存储器。 事实上，TI 在设计DSP 芯片时，也遇到同样的问题，TI 考虑的情况要比我们更多，更复杂。要知道，设计芯片的人是最牛X 的，开发工程师只是跟在人家后面，在人家规定的框框里亦步亦趋。翻开DSP 的PDF 文档，找到memory map 就会看到，芯片上集成了形形 {MOD} {MOD}的存储器： FLASH、ROM、BROM、OTP ROM，SRAM、SARAM、DARAM、FIFO 等。就2407 和2812 而言，如果是做个流水灯之类的小东东，DSP 芯片加晶体加电源就可以了，片上集成的ROM 和RAM，在仿真状态下已经足够用了，烧写并脱离仿真器运行也足够。所以，它们的最小系统不需要外扩任何存储器。但也只能做简单的东东，往往还需要外扩一些ROM 和/或 RAM 存储器，才能委以大用。（顺便说一句，DSP 的最小系统，要比8951 芯片的最小系统大得多。）千万不要被这些存储器的名称所迷惑！翻来覆去，其实就是两大类：非易失和易失。 初学者往往忽略了这一点。两大类！记住这一点，CMD 文件就是以这两类存储器为主轴，然后展开的。DSP芯片的片内存储器，只要没有被TI 占用，用户都可以全权支配。TI 设计了“CMD文件”这种与用户的接口形式，用户通过编写CMD 文件，来管理、分配系统中的所有物理存储器和地址空间。CMD 文件其实就是用户的“声明”，包括两方面的内容： 1、用户声明的整个系统里的存储器资源。无论是DSP芯片自带的，还是用户外扩的，凡是可以使用的、需要用到的存储器和空间，用户都要一一声明出来：有哪些存储器，它们的位置和大小。如果有些资源根本用不到，可以视为不存在，不必列出来；列出来也无所谓。 2、用户如何分配这些存储器资源，即关于资源分配情况的声明。用户根据自己的需要，结合芯片的要求，把各种数据分配到适当种类、适当特点、适当长度的存储器区域，这是编写CMD 文件的重点。 用户编写完自己的程序以后，要经过开发环境（编译器）的安排和解释（即编译），转换为芯片可以识别的机器码，最后下载到芯片中运行。CMD 文件就是在编译源程序、生成机器码的过程中，发挥作用的，它作为用户的命令或要求，交给开发环境（编译器）去执行：就这么分配！ 下面将从这两个方面入手，详细说明如何编写 CMD 文件。 三、编写 CMD 文件之——资源清单   如上文所述，CMD 文件包含两大内容，首先就是存储器的资源清单，或者说，系统中（电路板上）可用的存储器资源。 TI 规定，CMD 文件的资源清单用关键字“MEMORY”作为标识，具体内容写在后面的大括号 { } 里面。如下面的形式： MEMORY { PAGE 0: xxx : org = 0x1234 , length = 0x5678 /*Thisis my house.*/ PAGE 1: aaa : org = 0x1357 , length = 0x2468 /*Myhome here.*/ } 其中，MEMORY，PAGE n，org，length，包括冒号、等于号、花括号，都是关键字符，必不可少。 PAGE n 表示把可用的资源空间再划分成几个大块，最多允许分256 块，从PAGE0 到PAGE 255。如果把MEMORY 比作图书馆，PAGE n 就是其中的“社科类”、“工程类”、“外文类”等。大家都习惯于把PAGE 0 作为程序空间，把PAGE 1 作为数据空间。如果你很好奇，也可以试试别的数字。凡智能芯片，都离不开这两种“空间”，大名鼎鼎的冯·诺依曼结构和哈佛结构，都是建立在程序空间和数据空间两种结构的基础上，我们面对的DSP 也是如此。只要学习过单片机，就很容易理解。如果你构思出第三种结构，恭喜您，您将与这二位齐名了。 CMD 文件中还可以写上注释，用“/*”和“*/”包围起来，但不允许用“//”，这一点和C 语言不同。 上面的例子，仅仅就是个“例子”，不针对任何特定的芯片。带注释的语句有两行，每一行都是一项声明，表示在程序空间或数据空间下，再细分更小的块，好比是“社科类又分了几个书架。比如 xxx : org = 0x1234 , length = 0x5678 表示在程序空间 PAGE 0 里面，划分出一个命名为xxx 的小块空间，起始地址从存储单元0x1234 开始，总长度为0x5678 个存储单元，地址和长度通常都以十六进制数表示。所以，xxx 空间的实际地址范围从0x1234 开始，到0x1234 + 0x5678 – 1 = 0x68AB 结束（起始地址加长度再减一），这一段连续的存储区域，就属于xxx 小块了。上面的例子中，PAGE0 和PGAE 1 各包含了只有一个“小块”，用户可以根据自己的情况，按照同样的格式任意增加。在支持多个CMD 文件的开发环境里，某个或某几个CMD 文件中，“小块”的数量可以为0，也就是说，关键字PAGE 0 或PAGE 1 下面，可以是空白的。但不允许所有的CMD 文件的同一空间都是空白。另外，没有资料提到过“小块”数量上限的限制，需要去查阅文档或咨询TI 公司。 很多关键字，还允许有别的写法，比如“org”可以写为“o”，“length”可以写为“len”。这些规定和其他细节，可以去查阅TI 的pdf 文档，一般叫做“xxxxx AssemblyLanguage Tools User's Guide.pdf”，汇编语言工具指南，xxxxx是芯片的型号或系列。但这个文档不适合初学者。 实践证明，至少对于 C2000 系列的2407 和2812 而言，存储单元的单位是“字word”，即16bit。但TI 的文档却说是“字节byte”，应当是TI 写错了。 要特别注意以下几点： 1、必须在DSP 芯片的空间分配的架构体系以内，分配所有的存储器。这里举两个例子： a、对于2407，程序空间和数据空间都是从地址0x0000 到0xFFFF，最大数值是四个F，共64K 字范围。所以，2407 的CMD 文件中不能出现五位数的地址，也不允许任何一个小块空间的地址范围覆盖到64K 以外的区域，因为2407 根本就无法控制这些区域，或者说不能访问、无法寻址。要注意，起始地址和长度不要算错了。2812 也有同样的问题。 b、2407 的数据空间里，0x0100~0x01FF和其他几块区域，是TI 声明的保留空间（Reserved 或illegal），也是芯片无法访问的，分配资源的时候不能涉及到这些区域。同样地，2812 的程序空间和数据空间，都有大片的保留区域，不能使用。 2、每个小块的空间，必须是一片连续的区域。因为，编译器在使用这块区域的时候，默认它是连续的，而且每个存储单元都是可用的。 3、同一空间下面，任何两个小块之间，不能有任何的相互覆盖和重叠。在外扩存储器时，要保证片外的存储空间之间，特别是片外与片内的存储空间之间，不要发生冲突。有些空间，已经被DSP 芯片的内部存储器占用了，用户是不可更改的，或只能通过模式配置，在一定范围内改动，用户自行扩展存储器时，要避开这些地方。 4、用户所声明的空间划分情况，必须与用户电路板的实际情况相符合！ 对于用户自制的电路板，这是很容易出错的地方，通常会出现两种错误： a、在设计硬件电路的时候，通常用CPLD 作为片外存储器的选通信号，用verilog 或者VHDL 进行编程；也有用74 或4000 系列芯片来搭建的，已经很少了。如果CPLD 逻辑出错，或者逻辑并没有真正写入CPLD 芯片里面，即使CMD 文件是正确的，即使编译已经通过，在仿真下载或者烧写的时候，PC 机都会报错而无法继续操作。 b、电路板有虚焊的地方，主要发生在DSP 芯片的管脚、电平转换芯片的管脚，及片外存储器的管脚上。这种情况，效果等同于上面所说的CPLD 逻辑错误。更要命的是，补焊一次、两次甚至几次，虚焊仍然存在，这最容易把人搞糊涂了。笔者就经常遇到这样的事情。 出现这些硬件错误时，初学者往往不能正确地对故障作出定位，一会儿认为 CMD文件有问题，一会儿觉得硬件电路有问题，反复地折腾，最后陷入迷茫。这时，一定要保持清醒的头脑：先检查原理设计；再检查硬件电路板，保证逻辑正确，焊接可靠；最后再去检查CMD 文件。 5、一般地，初学者会找一些现成的CMD 文件来用，一点改动都不敢。其实，胆子可以大一些，改一改，试一试，没什么大不了的。想学会游泳，必须要下水。DSP 芯片上的存储器，只要没有被TI 用作专门的用途，用户都可以全权支配。空间的划分，是由用户决定的，可以根据需要，甚至个人的喜好来划分，名称也可以随意起，和C 语言的变量名一样。 这里应当举一个 CMD 文件资源声明的例子，但为时过早。资源声明常常与资源分配是密切相关的，笔者把例子放在下一节，与资源分配一起详细说明，效果会好一些。 四、编写 CMD 文件之——资源分配   系统资源已经声明完了，现在就要说明，用户是如何分配这些存储器资源的，即向编译器声明资源的分配情况。 要合理地分配存储器资源，首先要搞清一个问题：资源要分配给谁？有哪些东东需要占用存储器？ 我们来看下面这段不严格的 C 程序： main（） { unsigned int i； i ++； } 这“段”程序只是笔者建立的一个模型，用它来代表几乎所有的程序：哪怕变量（包括数组）有一千个、一万个，都用一个“i”来代表；哪怕程序主体包含了各种搬移、运算、逻辑等动作，哪怕有一万行那么长，都用一句“i++”来表示。 让我们站在 TI 公司和编译器的角度，来考虑下面的问题：程序经过编译以后，会产生哪些对存储器资源有要求的“状况”？ 有单片机开发经验的人都知道，至少要产生两种情况： 1、指令码，即二进制形式的指令，需要占用芯片的“程序空间”。这些数据，完全等价于或等同于用户编写的程序，只是转换成了另一种形式而已。这种“数据”有两个特点：a、只要用户程序编写完成，这些“数据”就已经是可知的、可预期的，是由用户编写的程序代码和编译器共同决定的。b、在系统运行过程中，这些数据的内容不会发生任何变化，只会被读取，不会被修改。 2、在运行过程中，动态变化的“量”，需要占用“数据空间”。上面例子程序中的变量i，就属于这种情况。这些数据，在设计师编写程序的时候，有时会预先写入具体的数值，即初始化，有时甚至根本不需要进行初始化。在运行过程中，既要被读取，又会被改写，经常在变化。设计师自己也很难确切知道，在某一时刻，这些数据的具体的数值是 什么，最多只知道它们的位数、最大和最小值的范围。 那么，什么样的物理存储器适合于数据空间使用，什么样的存储器适合于程序空间使用呢？ 对于数据空间，其最基本、最首要的要求是速度快，并不要求掉电保存数据的能力，显然应当由RAM 类存储器来承担，所以，RAM 一般都必不可少。但是，并不是说数据空间只能连接RAM 芯片，只要你能够接受比较慢的速度，并且安排好芯片的控制时序，你完全可以在数据空间扩展ROM 类存储器。 程序空间的代码数据，一般都要求掉电保存，只能由 ROM 来承担，所以ROM 必不可少。那么，ROM 的读取速度慢的问题，怎么解决呢？对于有些低速的智能芯片，ROM的速度慢一点，是完全可以接受的，可以直接从ROM 中读取代码指令，然后译码、执行；我们熟悉的MCS51、PIC 系列单片机，都是这么做的（以下信息笔者不能保证正确性： 2407 脱离仿真器运行时，似乎也是直接从ROM 中读取程序代码）。另外有一些低端的智能芯片，生产商通过特殊的技术手段，在一定范围内等效地提高内部程序ROM 的读取速度，比如NXP 公司的ARM 芯片LPC213x，虽然ARM 内核的数据接口只有32 位，但LPC213x 的片内FLASH 程序存储器，与内核之间的接口居然是128 位宽度，通过所谓“加速器”相连接。对于高速的智能芯片，从ROM 直接读取代码并执行，已经不能满足速度 的要求了，通常的解决方法是，把程序代码储存在ROM 中，在每次上电运行时，通过“引导程序”把用户代码读出并保存在RAM 中，然后从RAM 中运行，这样做既解决了ROM速度慢的问题，又解决了RAM 掉电丢失数据的问题。 实际操作中，并不是只有指令码和变量 i 这么简单，除这两项以外，还会出现很多 小“状况”；而且，当芯片型号不同，甚至用户源程序不同时，出现的细节也是变化的。恰恰就是这些变化，导致CMD 文件变得复杂。 但是，任何大“状况”、小“状况”，都归属于对程序空间和数据空间的操作，不存在第三种空间。（有些DSP 的所谓“IO 空间”，实质上是数据空间的一个变种，但又脱离了数据空间，不属于CMD 文件考虑的范围。） 编写 CMD 文件，就是要搞清楚以下情况，并对编译器做出声明： 1、你的系统都有哪些存储器资源？ 2、哪些存储器安排在程序空间，哪些在数据空间？ 3、你的系统会产生哪些大“状况”和小“状况”？ 4、哪些状况属于程序空间，哪些属于数据空间？ 5、程序空间的“状况”如何安排在程序空间的资源里，数据空间的“状况”如何安排在数据空间的资源里？ 笔者想从事情的起源入手，逐步引导初学者自己去发现“资源要分配给谁？有哪些东东需要占用存储器？”这个问题的答案，所以使用了一些不正规的术语，比如“状况”这个词。 让我们从一个实际使用过的 2407 芯片的CMD 文件来展开说明，其他DSP 芯片的CMD 文件与此大同小异： /**********************************************************************************************/ -stack 200h /* #1 */ /**********************************************************************************************/ MEMORY /* #2 */ { PAGE 0 : VECS : origin = 0000h , length = 0040h /* 中断向量 */ /* #3*/ PROG : origin = 0100h , length = 7F00h /* 片上FLASH */ /*#4 */ PAGE 1 : B2 : origin = 0060h , length = 0020h /*DARAM B2 块 */ /* #5 */ B0B1 : origin = 0200h , length = 0200h /*DARAM B0 块 */ /* #6 */ SARAM : origin = 0800h , length = 0800h /*SARAM 块 */ /* #7 */ ExtSRAM : origin = 8000h , length = 8000h/* 外部存储器 */ /* #8 */ } /**********************************************************************************************/ SECTIONS /* #9 */ { .vectors : > VECS PAGE 0 /* 中断向量表 */ /*#10 */ .text : > PROG PAGE 0 /* 代码 */ /* #11*/ .cinit : > PROG PAGE 0 /* #12 */ .bss : > SARAM PAGE 1 /* #13 */ .stack : > B0B1 PAGE 1 /* #14 */ .extdata : > ExtSRAM PAGE 1 /* #15 */ } /**********************************************************************************************/下图是 2407 芯片的空间分配情况（MemoryMap），是从2407 的数据手册直接复 制过来的： #2 行至 #8 行，MEMORY {……} 部分，就是上一节我们已经说明的，系统可用资源的声明，包括程序空间PAGE 0 和数据空间PAGE 1 两部分。 程序空间 PAGE 0，又分为VECS 区域和PROG 区域。 #4 行所声明的PROG 区域，是为用户指令码分配的存储空间，这部分空间一般都很大（比如0x7E00h）。 相当于 PROG 用户指令码区域，#3 行声明的VECS 区域是一个特殊的“小状况”，TI 在设计2407 的硬件电路时，用这块区域来保存各种中断服务程序的入口地址，即中断向量，与硬件电路挂钩，不能与一般的程序代码相混杂，所以要单独声明。按照芯片手册的说法，0x0000 至0x003F 共0x40 个存储器单元是中断向量，0x0040 至0x0043 四个单元是保留位置。在上面的例子中，由于0x0040 ~ 0x0043 四个单元暂时无用（reserved），所以，VECS 区域只覆盖了0x0000 ~ 0x003F；如果把0x0040 ~ 0x0043 也覆盖进来，估计也没有问题，因为存放中断服务程序入口地址，是编译器根据用户的声明填充的，它会把有用的地址数据安排到对应的单元里，至于没用的空间，无论保存了什么样的地址，对于用户都无所谓。另外，按手册的说法，用户代码似乎应当从0x0044 单元开始（User code begins at 0044h），实际上可以这么做，也可以不这么做，只要在芯片的程序空间里，与其他空间不发生冲突，从哪个单元开始都可以，编译器自然会安排，上面的例子就是从0x0100单元开始存储程序代码。长度也是用户确定的，不一定要象例子那样，在0x7FFF 单元结束。 笔者自行扩展了一块 SRAM 存储芯片，型号为IS61LV6416，是ISSI 公司的产品，总容量64K 字（word），通过CPLD 逻辑电路，把一半的容量安排在程序空间的0x0000至0x7FFF，覆盖了PROG 和VECS 两块区域。所谓“安排”，就是常说的“映射”。仔细看一下2407 的Memory Map，程序空间从0x0000 至0x7FFF，已经全部被片内FLASH存储器“占用”，怎么能分配给其他芯片呢？再说，程序代码保存到SRAM 里面，掉电岂不丢失？…… TI 在设计2407 硬件电路的时候，给用户提供了一个MP/MC 管脚，该管脚接0 电平时，程序空间通向外部存储器的接口（External Memory Interface）被切断，只对片内的FLASH 存储器进行寻址，程序空间全部被FLASH 占用；该管脚接1 电平时，片内FLASH 被隔离，只对外接的存储器进行访问。在开发阶段，程序代码写入SRAM，断电当然就丢失了，但这只麻烦开发人员一个人，每次都要重新往SRAM 里写一遍，开发的时候，程序本来就在变，就必须重写；开发成功了，再写入FLASH 里，交付用户。那么，TI 这么做，是否多此一举，直接在FLASH 里开发，不行吗？笔者不好妄下结论，估计是出于以下考虑：a、烧写FLASH，需要特殊的算法即时序，在仿真状态下进行烧写可能有困难，或存在其他问题；b、在FLASH 中运行程序时，难以同时进行仿真；c、FLASH存储器的烧写寿命有限。各位可以结合自己的经验，考虑一下这个问题。……总之，TI 设计了这种方式，在仿真开发阶段，使用外扩的SRAM 存储器，工程师把VECS 数据和PROG数据，通过仿真器和CCS 环境的“load program”指令，下载到SRAM 芯片里运行；开发成功以后，再通过TI 提供的专用烧写插件，把代码烧到FLASH 存储器的对应空间里，交付用户使用。所以，开发成功以后，程序空间外扩的SRAM 芯片也就不需要了，完全可以删除，说不定还能节省一些产品成本呢。 顺便说一下，对于2407，无论是仿真开发还是脱离仿真，最好不要使用0x8000 ~0xFFFF 的高32K 程序空间，原因有三：a、仿真阶段和脱离仿真器运行时，无法使用同一个CMD 文件；b、会出现中断不正常的问题，在网上的论坛里，经常有人提问；c、最重要的原因，是笔者的经历，曾经搞一个项目，代码量超出了32K，需要在高32K 空间扩展程序存储器，咨询TI 公司后得知，必须由TI 提供特殊的CCS 文件，而且TI 不能保证结果的正确性！后来笔者只好缩减代码。在 CMD 文件中，有意把片内FLASH 的地址和片外的SRAM 地址相重合，只需要用跳线改变 MP/MC 管脚的电平，就能同时避开 a 和b 两个问题，何乐而不为呢？！在仿真阶段和脱离仿真阶段，完全可以使用同一个CMD文件。 IS61LV6416 的另一半，安排在数据空间，下文会进一步说明。至于把IS61LV6416的低32K 安排在程序空间、高32K 安排在数据空间，还是正好相反，都无所谓，也都是可以实现的，仅仅CPLD 的逻辑不同而已，很多人会在这里糊涂半天。PAGE 1 是数据空间。#5、#6、#7 三行所声明的B2、B0B1、SARAM 三块存储区，是2407 芯片内部集成的存储器，彼此的地址都不连续，所以要分别声明。B0B1 块，是由B0 块和B1 块合并组成，但二者是有区别的：B1 块地址始终固定在数据空间的0x0300h ~0x03FF 区域，B0 块在芯片复位后的默认地址是数据空间的0x0200h ~ 0x02FF 区域，但用户可以通过软件设置CNF 位，把B0 块转移到程序空间里。如果用户需要这样的转移，就不能把B0、B1 合并起来；如果用户不做这样的转移，就可以象这个例子一样，B0B1合并起来整体使用，占用地址范围为0x0200h ~ 0x03FF。#8 行所声明的区域，就是上文所说的IS61LV6416 芯片的“另一半”。之所以安排在数据空间的0x8000 至0xFFFF 区域，原因很简单，因为里是TI 指定的外扩数据存储器的位置，数据空间的其他位置，基本上都被片内集成的存储器所占用，或者被禁用。起始位置和长度是由用户自己决定的，你可以把这片区域分成几个小块来使用，只要相互不重叠，不超出0x8000 至0xFFFF 区域，并且修改和增加对应的声明，就可以。声明语句的格式都是一样的。另一方面，如果片内的2K 多的存储器已经够用，就不必外扩了，也就不再需要#8 这一行的声明。所以，如果只是用2407 做个流水灯之类的小东东，就不需要外扩任何存储器，片上的ROM 和RAM 资源，在仿真状态下已经足够用了，脱离仿真器运行也足够。 #4~#8 五行所声明的空间，都可以进一步拆分，如我在前面所说的，是由用户决定的，可以根据需要，甚至个人的喜好来划分。但#3 行的VECS 区域，因为与硬件挂钩的缘故，一般都不再细分。#3~#8 共六行资源声明里，VECS、PROG、B2、B0B1、SARAM、ExtSRAM 这些名称，都允许用户自己来起名，和C语言的变量名一样；但在后面 #10 ~ #15的几行里引用的时候，必须使用同样的名称。片上的存储器，B2、B0、B1 三块是DARAM，全称是dual-access RAM，根据手册的说明，它能够在同一个“循环”内（in the same cycle），同时完成读出和写入；另一块是SARAM，全称 single-access RAM，不要与“SRAM”相混淆。手册上和TI 网站的其他材料上，没有进一步的介绍。我们可以推断，DARAM 的速度要比SARAM 快，SARAM比SRAM 快，但是电路结构的复杂性、实现的成本也与速度成正比关系，所以，2407 的片内DARAM 只有544 个字，SARAM 却有2K 字之大。好了，我们不必知道它们的细节，总线接口、读取方式、写入方式、刷新方式、指标参数，这些是TI 更关心的事，我们只要记住它们的特点：它们都是RAM 类存储器，掉电要丢失数据的； DARAM 的读写速度最快，SARAM 次之。我们分配资源的时候要考虑这些特点，量才适用。#9 行至#15 行，SECTIONS {……} 部分，就是所谓资源的分配。 首先，SECTIONS，PAGE，包括花括号、冒号，都是关键字符。注意：SECTIONS字符是复数形式。在花括号内，每一行最左侧的“.vectors”、“.text”、“.cinit”、“.bss”、“.stack”这些名称，包括小数点，都是TI 默认的关键字符，只有“.extdata”是用户自己定义的名称。另外，“VECS”、“PROG”、“SARAM”、“B0B1”、“ExtSRAM”必须是在MEMORY 里声明过的资源名称。除此以外，有些字符也允许有别的写法，参见“Assembly Language Tools User's Guide.pdf”，汇编语言工具指南。这些东西，就是前文所说，对存储器资源有要求的“状况”！前面声明的存储器资源，就是要分配给这些“状况”使用的！初次接触这些名称，一定会一头雾水：这些都是什么东西？从哪里冒出来的？ 在 TI 的《汇编语言工具指南》里，这些名词统称为“directives”，“指令”的意思，实际上是针对编译器的“伪指令”，在芯片的指令集里是找不到这些指令的，不要把二者相混淆。“.vectors”、“.text”、“.cinit”、“.bss”、“.stack”，这些包括小数点的单词，都是TI规定的关键字（这些定义应当隐含在TI 提供的某个文件中国，比如 .lib 库文件），在用户自己的源程序中，一般不能也不需要对这些关键字做定义或声明，只是去引用它们；但“.extdata”与这些关键字不同，是由用户自己定义的，下文会进一步说明。每条伪指令，要求编译器在程序空间或数据空间里，保留指定数量的存储单元，这些存储单元叫做“sections”，一般翻译为“段”，与笔者所说的“状况”相对应。大家在提到这些伪指令名词的时候，有时来代表这些指令，更多的时候是代表它们所对应的段。如果使用汇编语言开发DSP，一定要用到这些伪指令，也会对它们有较深刻的理解。段分为两类：已初始化段（Initialized Sections）和未初始化段（UninitializedSections）。所谓“已初始化”，具有两个特点：a、只要用户程序编写完成，这些“数据”就已经是可知的、可预期的，是由用户编写的程序代码和编译器共同决定的；b、在系统 运行过程中，这些数据的内容不会发生任何变化，只会被读取，不会被修改，下次再通电，这些数据依然存在。显然，指令码就属于“已初始化的”，但“已初始化”并非只包含指令码，指令码只是“段”的一种而已，一般还会有其他的“段”。所谓“未初始化”，就是上文所说的，“设计师自己也很难确切知道，在某一时刻，这些数据的具体的数值是什么”的意思，上面提到的变量i 就属于“未初始化的”，同样地，“未初始化”还包括其他段。这里的“初始化”，是从编译器的角度来考虑的，是“可预知、可预期”的意思，并不是我们通常说的，给某个变量赋予初始值的那个“初始化”。当芯片型号不同，甚至用户源程序不同时，编译产生的“段”也是不同的；反之，产生哪些段，是由芯片型号和用户的源程序共同决定的。那么，我们怎么知道，我的工程项目会产生哪些“段”呢？工程项目在编译之后，会在项目文件夹内产生一个 .map 文件，用随便一个文本编辑器就可以打开，内容也很容易理解。初学者可以先找一个现成的CMD 文件，稍作修改或者不修改，加入项目中进行编译，如果编译失败（failure 或error），则根据提示进行修改，如果只是告警（warning）则不必理会。成功编译之后，查看 .map 文件中“output section”那一列，那些长度（length）非0 的段，就是你的项目真正会产生的段；那些长度为0 的段，基本都可以从CMD 文件中删除。有时也存在这样的情况：某些长度为0 的段，即使开发人员并没有在CMD 文件中作出声明，仍然会在 .map 文件里出现，这对我们的开发并没有影响。我们仍然通过前面的 CMD 例子，来看这些段都是什么意思，为了方便读者理解，我把说明的顺序调整了一下。另外，开发过MCS51 或其他单片机的人，应当边看边想，想想单片机的程序，去体会与这些段相对应的东西。 “.text”，就是编译后生成的二进制指令代码段。我们甚至可以用手工把C 程序或汇编程序，翻译成二进制指令代码，所以，它显然属于“已初始化的”段。我们编写的main 主函数，“子”函数或子程序，中断服务函数或程序，它们都会产生指令代码，也都属于这个段。通过#11 行的声明.text : > PROG PAGE 0 编译器就知道设计师的意图了，是要把所有的二进制代码，按顺序串行地汇集起来，一起编入PROG 区域，即#4 行已经声明的，程序空间PAGE 0 的0x0100h ~ 0x7FFF 地址范围内。每个函数的代码块的首地址，长度等信息，都记录在 .map 文件中。至于这些代码最终写入哪个物理存储器，是片内的FLASH，还是片外扩展的程序SRAM，是由MP/MC管脚决定的（对于2407 芯片），已经不是CMD 文件的责任了。“.vectors”，表示“中断向量段”，也就是中断服务程序的入口地址段。很显然，这个段要求物理存储器必须能够掉电保存数据。我们在编写用户程序的时候，普通的函数完全按照标准C 语言的语法，比如void main(void) { …… } ，但所有的硬件中断服务函数，必须在前面加一个关键字“interrupt”，比如某个服务函数abc( )是这样写的：interruptvoid abc( ) { …… } 。对于2407，这些还不够，源程序还必须包含一个vectors.asm 文件，其中的一句声明，把中断服务函数abc ( ) 与具体的硬件中断对应起来：int1: b _abc 有了这些声明，编译器就会把函数 abc ( ) 的代码块的首地址，编排到与int1 中断对应的向量中，写入#3 行定义的0x0000h ~ 0x0040 处，中断向量的地址空间里。这个首地址，编译器当然是知道的，所以“.vectors”也属于“已初始化的”段。用户如果想知道中断服务程序的入口地址，只能去查看 .map 文件。对于2812，情况基本相同，不同之处是用C 语句代替 vectors.asm 文件： PieVectTable.TINT0 = &abc; 或 者PieVectTable.XINT1 =&xint1_int; 之类。 “.cinit”段，定义比较模糊，有文章解释为“对全局变量和静态变量初始化的常数”。按笔者理解，我们经常用到的数表，比如七段显示器的代码表、液晶的显示字符代码表、正弦数表等，都属于这个段。那么，还包括哪些内容呢？笔者也不是很确定。但有一点是肯定的：它属于“已初始化的”段，必须作为代码，存储在程序空间里，而且必须能够掉电保存。“.stack”，就是我们常说的堆栈，我们根本不可能知道堆栈内部数据的变化情况，所以，它属于“未初始化的”段，定位在数据空间。在调用函数、保存现场时，一定要用到这个段，但笔者怀疑，还会有其他的用途，比如用堆栈来批量交换数据。显然，堆栈内部的数据，没有掉电保存的必要。在上面作为例子的CMD 文件中，#1 行是用户对堆栈空间的大小所作的声明，是按照TI 公司规定的语法，200h 表示512 个单元；如果用户没有作出#1 行的声明，编译器将按照默认的数量来分配空间。一般来说，如果你无法确定程序 运行究竟需要多大的堆栈，就尽量设置大一点。例子中把整个B0B1 存储器块，都作为堆栈使用“.bss”，定义同样比较模糊，但很容易意会。有文章介绍为“保存全局变量和静态变量”。很显然，它属于“未初始化的”段，要定位在数据空间。前面C 程序例子中，变量i 就定位在这里。这个段，同样不要求掉电保存数据。“.extdata”，是笔者自行定义的段，属于“未初始化的”，专门用来保存一个20000个元素的数组xyz[20000] ，数据定位在外扩的SRAM 中，不需要掉电保存。这是TI 为用户设计的，把某些内容从bss 段里分出来，进行特殊定位的方法。具体作法是： a、在CMD 文件中作出 #15 行的声明.extdata: > ExtSRAM PAGE 1 “extdata”是用户自行定义的名称。b、在源程序中包含如下的语句： unsigned int xyz[20000]; #pragma DATA_SECTION (xyz,".extdata") 其中，#pragma、DATA_SECTION 和小括号，都是规定的关键字符。 这样，用户的声明就完整了，编译器将把数组 xyz[20000] 从 bss 段里分出来，单独定位。所以，这个指令的优先级要高于bss。 我们再来看几个未初始化段的物理定位： .bss : > SARAM PAGE 1 /* #13 */ .stack : > B0B1 PAGE 1 /* #14 */ .extdata : > ExtSRAM PAGE 1 /* #15 */ 这三个段的数据，都不需要掉电保存。例子中，三个段都定位在数据空间的RAM 类存储器中，但分别属于三个不同的物理存储器。实际上，你完全可以按照自己的意愿甚至个人喜好，随意地定位，比如把任意一个段定位在任意一个物理存储器里，或者把某两个段定位在同一个物理存储器里，或者三个段都挤在一个物理存储器里，都可以，实际运行起来都没有任何问题！反正三个存储器都属于数据空间，反正谁都可以闲着谁都可以忙起来，反正爱谁闲着就闲着爱谁忙就忙，不需要顾及它们的情绪。当然，前提是物理空间够用。但是，想把stack 分成几块，分别定位在几个存储器，可能是行不通的。bss 也无法分成两块，因为无论你怎么分，剩下的还叫做bss，除非你用前面介绍的方法，把所有的变量都人工定位，然后是什么情况，笔者也不知道了。那么，分来配去，总要追求点什么意义才好吧？！前面说过，这些存储器的区别主要是速度，能够最大程度提高系统运行速度，才是应当追求的目标。具体该怎么分配，就靠读者自己去体味吧。笔者讲一个例子，供读者参考：前面的数组xyz[ 20000] ，如果没有对它单独定位，它就会被编译器并入bss 段，bss 段的长度将超过20000 了，由于片内存储器的容量都没有这么大，只能把bss 定位在外扩的SRAM 中。但是，笔者又不愿意浪费片内的SARAM，它的访问速度毕竟要比SRAM要快一些，闲着实在可惜，所以才把数组从bss 中分出来，以便给SARAM 和SRAM 分别派上适当的用场。 以上介绍的都是 2407 芯片常见的段，还有几个段，比如“.switch”，“.const”，稍微复杂一些，这里不再详述。相信读者掌握了本文介绍的思想以后，能够很快地理解和掌握CMD 文件。 五、DSP 系统硬件电路板的故障排查   自己焊接装配的电路板，刚装配完成的时候，一般都会存在各种故障。查找故障的部位，是电子工程师的基本功。 第一步，一个DSP 电路板刚装配完，必须先排除电路板的硬故障，比如电流异常，芯片发热，DSP 始终处于复位态，振荡器没有起振等。这些故障没有“放之四海而皆准”的方法，每个人遇到的情况都会不一样。一般来说，把所有的引脚重新焊一遍，可以解决大部分故障。 第二步，看仿真器能否与目标板连接。把PC 机与仿真器连接（要保证仿真器已经正确驱动），仿真器与目标电路板正确连接，目标板通电。这些硬件操作完成后，再启动CCS（要保证CCS 已经按照目标板的芯片型号进行了设置）。几秒种后，如果经正确连接，在CCS 界面的左下角会出现“目标板已经连接”的提示。当然还有其他的提示方式， 比如弹出汇编语言窗口等。如果仿真器无法成功与目标板连接，就说明目标板上有故障。据笔者的经验，一般是JTAG 接口的几条线上有短路或断路，数据线、地址线上有短路或断路，READY 信号错误。第三步，这时就可以调试我们的程序了。当我们把程序编译完成，通过 CCS 开发平台的“load program”命令，把代码调入外扩SRAM 的时候，经常会遇到错误告警，说在某地址处出现“校验错误”。这大多是因为地址总线、数据总线，或者控制线的虚焊、短路引起的，主要发生在DSP 芯片的总线管脚、电平转换芯片的管脚，及片外存储器的管脚上；或者片选逻辑电路有错误。CCS 把代码写入SRAM 之后，会逐个单元读出，与原始数据进行比较，如果二者不相同，就会提示这样的错误。遇到这个问题怎么办呢？这里介绍一个用软件去查找硬件故障的方法，非常有效。 前面说过，DSP 的最小系统不需要外扩任何存储器，其自身的存储器足够运行在仿真器状态，或脱离仿真器的状态。我们可以利用这个特点，把外扩的SRAM 或其他外设，都作为外设来操作，用软件生成一些有规律的波形，帮助我们定位故障的部位。具体操作如下： a、编写一段程序，向外扩SRAM 的存储单元里，按地址顺序，依次写入连续变化 的数据，象下面这段程序： unsigned int i,*R; for ( i = 0x8000; i <= 0xFFFF; i++ ) { R = ( unsigned int *) i; *R = i; } 这里的0x8000 ~ 0xFFFF 是外扩的数据存储器的地址。无条件地、反复地运行这段程序，就会在地址线、数据线上产生连续的方波，最低位的A0 和D0 的周期最短、频率最高，A1 和D1 的周期分别是A0、D0 的两倍，A2、D2 是A1、D1 的两倍，依次类推。b、在CMD 文件中，把这段程序定位在片内程序空间的RAM 类存储器中，而不是外扩的存储器，就是前面说的思路：利用DSP 的最小系统，把外扩RAM 作为外设来操作。c、在仿真状态下，全速运行，用示波器检查所有数据总线、地址总线、控制总线和片选信号的波形，顺藤摸瓜，就能查到故障位置。 六、结语   CMD 文件是开发DSP 芯片的一个难点。如果站在TI公司或者编译器的角度，去考虑问题，对于理解CMD 文件会有很大的帮助，从而更快地掌握CMD 文件的编写。本文正是按这个思路展开的，如果能够对初学者有一些帮助，将是笔者莫大的荣幸。