【研发日记】嵌入式处理器技能解锁(四)—

【研发日记】嵌入式处理器技能解锁(四)——TI C2000 DSP的Memory

news2024/12/26 6:21:55

文章目录

前言

背景介绍

Memory映射

RAM

ROM

外设Register

Memory分配

应用实例

总结

参考资料

前言

见《【研发日记】嵌入式处理器技能解锁(一)——多任务异步执行调度的三种方法》

见《【研发日记】嵌入式处理器技能解锁(二)——TI C2000 DSP的SCI(串口)通信》

见《【研发日记】嵌入式处理器技能解锁(三)——TI C2000 DSP的C28x内核》

背景介绍

本文要讲的Memory是TI C2000 DSP的片上存储器。其在芯片的整体架构中，所处的位置如下：

Tips：除了上图中的ROM和RAM，另外的外设寄存器从广义的角度讲也是Memory的一部分。

Memory映射

存储器映射表，描述了存储器中各个组成部分的地址，用于读写寻址，如下图所示：

RAM

TI C2000 DSP的RAM由三个部分组成：Mx RAM、LSx RAM和GSx RAM。

M0 RAM和M1 RAM，总计4KB，是两个具有专用功能的RAM模块，与CPU紧密耦合，只有CPU可以访问，软件开发人员一般不用关注。

LS0-7 RAM，总计32KB，是本地共享RAM（Local shared RAM），CPU、CLA和BGCRC可访问，可以用作软件的堆栈等通用功能，需要软件开发人员关注。

GS0-3 RAM，总计32KB，是全局共享RAM（Global shared RAM），除了CPU、CLA和BGCRC可访问，另外HIC和DMA也都具有对这些存储器的完全读写访问权限，比LSx RAM具有更广泛的用途，可供软件开发人员更灵活地使用。

Tips：另外的几种消息RAM是特定模块的专用RAM，在对应功能启用时用于共享数据。

ROM

TI C2000 DSP的ROM也是由三个部分组成：Boot Rom、Secure Rom和Flash Bankx。

Boot Rom，总计64KB，里边中存放着芯片厂家制定的一些代码，芯片每次复位后都要先执行这里的代码，然后才开始执行软件开发人员编译的代码。Boot ROM中代码的功能是芯片层面的初始化（不是main函数中的初始化），去执行一些类似于clear RAM这样的任务，软件开发人员只需要知道这部分的存在即可，一般不需要特别关注。

Secure Rom，总计48KB，是一些具有更高权限的存储区域，CPU和外设通过常规的方式无法对其读写，需要使用特殊的API和Password才能访问。Secure ROM中是芯片厂家为用户提供的特定功能（function），如果没有启用这些功能，一般也不需要关注。

Flash Bank 0-2，总计3*128KB。其中每个组（Bank）又由16个扇区（Selector）组成，总计16*8KB。每个扇区（Selector）又由64个页（Page）组成，总计64*128Byte。是通用型存储空间，可以存放软件开发人员的Code和Bytes。在程序运行时，CPU可以直接在上面寻址并抓取指令和Bytes。

Tips：另外还有一种OTP(one-time programmable) ROM，它只能写入一次，不能擦除。一般用于存放芯片ID或者ECU ID，以及一些Configure和其他出厂信息。

外设Register

外设（Peripheral）寄存器是DSP各个外设子系统（例如ADC）的存储单元，其特点时固定地址存储固定数据。DSP的外设子系统非常多，功能各不相同。每个外设也都有很多寄存器，主要用于Configure外设的模式和反馈外设的Status/Result。外设ADC（Analog to Digital Converter）的部分寄存器，示例如下：

Tips：外设寄存器的用法与各个外设的功能高度相关，后面用到哪个外设时再针对性研究。

Memory分配

软件开发人员在使用TI C2000 DSP芯片时，Memory主要被分配成如下几个部分：

Stack（栈）：包含临时创建的局部变量、函数调用入口的参数、函数返回值、const修饰的局部常量。

Heap（堆）：用于存放程序运行中被软件开发人员动态分布的内存段，可增可减，一般用malloc等函数实现动态分布内存。用malloc函数分布的内存，必须用free进行内存释放，否则会造成Memory溢出。

Global/Static：这两种变量都具有穿越代码运行周期的能力（只是作用范围不同），所以需要在Memory中分配固定的地址。

Zi-data：表示未初始化赋值（Zero initialized）的全局变量和Static修饰的变量，它是直接在RAM中分配一个固定地址。

Code（Instruction）：字面指软件开发人员写的代码，但是在Memory中已经是编译后的东西，它被划分为指令和数据两部分，上图中的Code准确讲应该叫指令（Instruction）。

Ro-data：字面指只能读取的数据，即程序中定义的常量，例如#define 宏定义、用const修饰过变量等。这些常量是一直在ROM中的，芯片运行起来后CPU直接从ROM中读取。

Rw-data：字面指可读可写的数据，它实际上包括了堆、栈和全局变量等。这些数据又分为已被初始化赋值的和未被初始化赋值的。但是在Memory分配图中为了便于描述，把Rw-data理解为已被初始化的即可。ROM中的Rw-data从烧录文件中而来，在Memory中是固定地址和固定Value的。芯片启动时会被移到RAM中使用，芯片运行起来之后Rw-data就是动态变化的了，堆栈的地址和Value都会实时变化，Global/Static只有Value会变化。

应用实例

这里展示一个示例Demo代码，直接用代码中的注释进行说明。

Demo.c File
#include <xxxx.h>
uint16 Val1 = 1;	//Val1是Global变量，并且已经初始化了，在RAM的Rw-data区域有一个固定地址。但是为了芯片下电时不丢失，所以在ROM的Rw-data区域中也有一个地址来存放。Val1在ROM中的Value一直都是1，但是在RAM中的Value会随着代码的运行而变化。
static uint16 Val2 = 2;	// Val2也是已初始化的Static变量，跟Val1的Memory分配是一样的Rw-data区域。这里的static修饰代表它的作用范围有限。
uint16 Val3;	//Val3也是Global变量，但是未初始化，所以分配在RAM中Zi-data区域的一个固定地址。
const uint16 Val4 = 4;	//Val4被const修饰了，是一个常量，分配在ROM的Ro-data区域。

uint16 DemoFcn(uint16 Num)	//Num是函数入口的参数，分配在Stack区域
{
	uint16 Var5 = 5;	//Var5是局部变量，只在DemoFcn()函数调用时临时使用，所以分配在RAM Stack区域的一个随机地址，DemoFcn()函数退出时就会把这个Memory释放掉。因为Var5有一个初始值，所以在ROM栈区也会分配一个空间。
	static uint16 Var6 = 6;	// Var6被static修饰，代表它的Value要穿越芯片运行周期，即下一次读取Var6时，它前一次写入的值仍能被读到，所以它被非标配在RAM中Rw-data区域的固定地址上。
    const uint16 Var7 = 7;  // Var7被const修饰，所以是常量，但是它只在DemoFcn()函数中短暂使用，所以是局部常量，被分配在RAM中Rw-data的Stack区域。
	void *p;
	p = malloc(8); //动态分配一个size 8的Memory，p是这片Memory区域的起始地址，它是分配在RAM Heap区域的一个随机地址。
	*p = 1;	//使用这片区域
	*(p+1) = 2;	//使用这片区域
	free(p); 	//释放这片区域
    return (Num+*p);	//函数的返回值存放在RAM Stack区域
}
 
void main()
{
	uint16 Var8 = 0;	//Var8是局部变量，分配在RAM Stack区域的一个随机地址。
	Var8 = DemoFcn (9);	//存放在RAM Stack区域的函数返回值，赋给Var8。
}

Tips：除了上述的Data，还有内部的赋值、加法等运算，会被编译常指令（Instruction），然后分配在ROM的Code区域。