开始使用UCD3138数字电源控制器工具

大家好， 在此演示中，我将概述一下在开始 UCD3138 系列 电源控制器上进行开发时 所需的工具和硬件。 要对 UCD3138 系列上基于闪存的存储器编程， 我们需要安装两个TI 专属工具。 TI 可免费提供这两款工具。 第一款工具称作Code Composer Studio。 这是集成开发环境， 其中 C - 源代码 -可编辑、编译、汇编 以及链接。 第二款工具称作UCD 器件 GUI。 此工具直接与 UCD 器件 通信并配置其基于闪存的 程序存储器。 它将 CodeComposer Studio 的输出作为输入。 UCD 的基于闪存的程序存储器 是通过 PMBus 接口配置的。 PMBus 是电源管理总线的简称。 我们在后续阶段将更为详细地讨论该标准。 必须具有 USB 至 PMBus硬件适配器， 以便 UCD 器件GUI 可以与 UCD 器件通信。 请注意，UCD 31xx 系列上的闪存还支持 通过各类其他接口编程， 例如 SPI、I2C、UART 以及 JTAG。 为简洁起见，我们在这些教程中 将仅着重于 PMBus。 我现在介绍一下Code Composer Studio 这款工具。 这是基于 Eclipse 的集成开发 环境。 它支持所有德州仪器 (TI) 微控制器 和嵌入式处理器产品组合。 它包含 C 和 C++编译器、汇编器 以及连接器，即一款完全集成的 CodeWright 编辑器， 以及具有多项目支持的集成可视化工程 管理器。 我们很快将讨论Code Composer Studio 的安装， 并且我们将向您展示如何开始使用该工具。 有关更多信息，请导航至www.ti.com/ccs。 我们强烈建议安装CCS 6.1 版或更高版本， 以获得最新支持和功能。 我们将使用的第二款工具称作 UCD 器件 GUI。 它包含功能更全面的 数字电源设计器的功能子集， 并且可为工具集的一部分使用。 它主要用于将程序下载 至 UCD 上基于闪存的存储器，控制程序执行， 并使用 PMBus 命令访问和修改存储器的内容。 在此演示中，稍后将展示 安装演示。 有关更多信息，请导航至所示链接。 现在，简单概述从 C 源文件到编程 UCD 器件的 代码开发流程。 在 Code Composer Studio 中，程序会将 C或 C++ 源文件 传入并经过 C 编译器以进行解析和优化。 该过程的输出是一组汇编源文件。 然后，程序会将这些汇编源文件 传入并经过汇编器以创建一个目标文件集。 然后，程序将该目标文件集传入并经过连接器， 以创建可执行的. out 文件。 然后，程序将该输出文件传入并经过ARMHEX 工具， 以创建 UCD 器件GUI 可读取的 .x0 文件。 该系列步骤可能显得比较复杂， 但在 Code Composer Studio 内构建 C 或 C++ 空间项目时， 整个流程会自动执行。 因此，该过程将全部对用户隐藏。 德州仪器 (TI) 提供具有相应设置的 示例项目，从而您能够 快速开始开发。 在通过 USB 至 PMBus 硬件适配器 对 UCD 器件编程时，UCD 器件 GUI 会读取 CCS 构建过程的输出，即 Tektronix .x0 文件。 要完成这些实验，还需要某些硬件。 需要一块开环测试板。 TI提供了三块测试版，且它们 根据您使用的UCD 器件和引脚计数 而不同。 从 TI 网站或大多数分销商处 可直接订购这些板。 德州仪器 TI.com.cn 还提供文档和示意图。 还需要一个 USB 至GPIO 适配器 以使用 GUI 经由PMBus 接口 与 UCD 器件通信。 有关订购信息，请访问所示链接。 此外，还值得下载三本主要的程序员 手册 - 监控与通信程序员手册、 数字电源外设程序员手册， 以及 ARM 和数字系统程序员手册。 您可能还希望下载有关衍生器件的 程序员手册。 现在，我将展示如何下载和安装 Code Composer Studio。 TI 免费提供这款称作Code Composer Studio 工具，您将用其编写 C 源代码 - 这些代码将被编译、汇编并最终下载至 您的目标UCD 器件。 要获得该工具，请在 Internet 浏览器中导航至 www.ti.com/ccs。 向下滚动并单击下载按钮 以下载最新版Windows 或 Linux。 如果您还未建立 myTI 帐户，请建立帐户。 如果您有 myTI 帐户，请使用您的登录信息登录。 按照安装说明操作。 您将收到含有CCS 软件下载 链接的电子邮件。 继续按照安装说明操作。 当程序提示您选择产品系列时，确保选择“UCD Digital Power Controllers” （UCS 数字电源控制器）。 选择要安装的调试探针， 例如 JTAG 调试探针和开发板的驱动程序， 然后单击“Finish”（完成）。 现在，我将展示如何下载和安装 UCD 器件 GUI。 在 Internet 浏览器中，访问www.ti.com/tool/fusion digital power designer。 选择下载最新版本，然后按照 安装说明操作。 当程序提示您安装其他工具时，确保安装 UCD 3xxxUCD 9xxx 器件 GUI。 单击“Finish”（完成）。 我现将展示如何开始使用 Code Composer Studio。 此处是编辑视图下的Code Composer Studio。 该视图分为四个主要部分- Project “Project Explorer”（项目浏览器）区域 - 用于管理构成工作区的每个项目 -- “Source Editor”（源编辑器）-- 提供 编辑器空间 并可按您的喜好配置-- “Console Window”（控制台窗口）--针对自构建过程输出的原始消息 -- 以及“Problems Window”（问题窗口）-- 提供 构建过程发出的所有错误、警告以及其他提示的 结构化展示。 现在，对于构建过程， 我们将首先将实验练习一导入 CCS。 选择“Project”（项目）。 导入 CCS 项目。 浏览至含有实验练习一 源代码的目录。 单击“Finish”（完成）。 您现在应在“Project Explorer”（项目浏览器）窗格中查看实验练习一 项目。 展开项目以查看源文件。 下一步是构建项目。 构建项目可通过许多方式完成。 构建前，让我们看一下 项目配置，项目配置是 有关构建的设置。 右键单击项目并选择“Properties”（属性）。 创建源代码一直是为了处理 UCD 器件的任何版本。 要选择将构建的目标 UCD 器件， 单击“Manage Configurations”（管理配置）。 要使特定器件活跃， 在状态列中选择“Set Active”（设为有效）。 例如，如果您要使 UCD3138128 游戏， 左键单击，然后单击“Set Active”（设为有效）。 在本演示中，我们要构建将会 下载至UCD3138 的项目，所以将 UCD3138 设为 有效配置。 单击“OK”（确定）退出“Properties”（属性）窗口。 要构建项目，右键单击“Project Explorer”（项目浏览器）区域中的项目， 然后选择“Build Project”（构建项目）。 此操作将为UCD3138 构建项目， 因为我们已将其设为活动配置。 或者，选择工具栏中 锤形图标旁的向下箭头， 以构建四个 UCD 器件中的任一个器件。 此处是展示原始构建输出的控制台窗口。 这主要是与项目中每个 文件的编译有关的编译器消息。 在控制台底部，注意 连接器消息，以及 ARMHEX 消息， 指示 COFF 输出文件转化为 Tektronix HEX输出文件已完成。 如果存在构建错误或警告， 这些也可以通过单击控制台 窗口上方的向上箭头键和 向下箭头键快速导航。 在 CCS 中构建项目有意义的 唯一前提是构建过程的输出 可在 UCD3138xxx 器件自身中使用。 要查找将载入器件 GUI 的输出文件， 浏览至含有C 源文件的目录。 当为某个项目设置配置后， CCS 会创建与配置名称同名的 文件夹。 例如，我们为UCD3138 配置构建。 执行此操作会在含有 C 源文件的 文件夹中创建称作 UCD3138 的文件夹。 降序向下访问该目录以查看输出文件。 由 UCD 器件 GUI 用于UCD 器件编程的文件 带有扩展名 .x0。 在我们的案例中，它称作 Lab_1_UCD3138.x0。 我现将简要介绍实验练习一中 源代码内的 UCD项目结构。 这是一个典型的项目文件夹结构。 其设置使您可以通过 Code Composer Studio 中的 单一项目访问每个 UCD 版本的 标题和连接器命令文件。 源文件位于其自身的文件夹中。 该文件夹也包含项目的一些 头文件。 我们一会将简要查看主要源文件。 当项目在含有源文件的 文件夹中构建和放置时， 将生成输出文件。 每个 UCD 版本有一个单独的 输出文件夹。 PMBus_common 包含PMBus 处理程序例程 所需的文件，这对于所有 UCD 版本都是相同的。 每个 UCD 器件版本的头文件和 连接器命令文件也放置 在该级别上。 当您在 CCS 中选择特定的配置时， CCS 创建过程将配置为 给所选的 UCD 器件选择正确的头文件 和连接器命令文件。 这些头文件和连接器命令文件夹的 大部分内容都不必更改， 因此，目前只需知道它们的存在即可。 每个 UCD 器件的样片标题和连接器命令文件 都由 TI 提供。 现在简要介绍一下主要源文件。 在 CCS 中打开实验练习一项目。 main.c 包含主程序函数。 一般而言，在 main.c 中会调用一些初始化函数。 例如，在此例中，代码调用 init_PMBus 以初始化 UCD 器件中的PMBus 外设， 然后为 PMBus 处理程序例程设置变量。 clear_integrity_word这个函数 将清除编程闪存校验和， 是决定器件是在 ROM 模式还是在闪存模式下引导的关键。 我稍后将更详细地解释这个函数， 以及 ROM 模式与闪存模式的差异。 这是主循环。 您可以看到，它是一个无限循环。 在主循环中，我们通常放置常规处理例程。 即，时间对其并非特别关键或 特别敏感的例程。 例如，PMBus处理程序例程 总是置于此处。 一般使用静态或全局变量 将这些例程实施为状态机， 从而可以通过快速而标准的中断服务例程将这些例程中断， 并可在中断服务例程 执行完毕时，即时无缝地 继续执行这些例程。 interrupts.c 包含快速和标准中断服务 例程。 中断服务例程现在是空的。 随着我们逐渐完成实验练习， 我们将向它们添加代码。 外设的全局变量定义 位于cyclone_global_variable_defs.c 中。 例如，ADC寄存器就在此处定义。 现在，我们将浏览部分 include 文件和连接器 命令文件。 首先，简要看一下连接器命令文件。 我们将看一下适用于 UCD3138 的连接器命令文件。 UCD3138 系列中的每个器件 都具有其自身的连接器命令文件集。 目前只需知道这些文件的存在即可。 您无需修改它们。 Cyclone_headers.cmd 是将 UCD 器件的外设结构 映射至内存的连接器命令文件。 例如，LOOP_MUX、UART 外设以及 ADC。 UCD 器件的总体内存映射 都在 cyclone.cmd 中定义。 例如，我们将D-闪存或者说数据闪存的 起始地址定义为十六进制 18800，并且长度是 以十六进制表示的 800 字节。 Load_UCD3138.asm 含有适用于 UCD3138 器件的 自定义系统和变量初始化。 UCD3138 系列中的每个器件 都有其自身的 load.asm 文件。 Load.asm 还包含中断和复位矢量。 相应 load.asm文件的纳入 取决于您在 Code Composer Studio 中构建的代码是针对哪种 UCD 器件。 例如，如果您针对UCD 3138064 器件构建代码， 则项目中将包括load_UCD3138064.asm。 该代码的开销必须低， 因此以汇编语言编写该代码。 您无需修改此代码， 因此现在无需更为详尽地学习该代码。 现在，简要看一下头文件。 我们将看一下适用于UCD3138 的头文件。 UCD3138 系列中的每个器件 都具有其自身的头文件集。 目前只需知道这些文件的存在即可。 您无需修改它们。 UCD3138a64_headerfiles文件夹中的这些文件 包含 UCD3138a64器件的头文件。 这些特殊的文件包含外设的结构 文件。 Cyclone_device.h 是一个含有所有其他 外设头文件的头文件。 我们稍后将更为详细地展示这些结构体的 用法。 简而言之，它们使我们能够使用一次读取-修改-写入操作 设置或清除寄存器中的单个位。 与使用单个常量编写的单个寄存器相比， 它们在时间和代码空间方面相对低效。 最佳方法是在开发中使用这些结构体， 然后在稍后需要优化代码时，切换至常量。 现在，简要看一下实验练习一的代码。 它非常简单。 它只不过将一个字符串变量设为“Hello World”。 在实验练习一，我们创建了一个称作 a_string 的字符串变量， 该变量在 variables.h 中定义。 如果我们回到main.c，我们会将 a_string 的值设为“Hello World”。 当我们使用 UCD GUI 将该程序下载至 UCD 编程闪存后， 我们将能够使用 UCDGUI 读取 a_string 的内容， 并验证其内容是否真的是“Hello World”。 现在，我将展示如何使用 UCD 器件 GUI 在 UCD 器件中下载固件和访问内存变量。 在打开 GUI 之前，将 USB 适配器线缆上的 USB 端插入计算机上的 USB 端口，将其他 GPIO 端插入 开环评估板上的PMBus 接头。 您应看到在板左下角 LED 灯闪烁。 这指示电路板已关闭 USB 至 PMBus 适配器的供电。 如果 LED 未亮起， 则您将需要在 PMBus 接头附近的电路板右上方 插入跳线。 请参阅有关评估板的文档， 以了解需要插入的跳线。 默认情况下，当您收到板时， 这些跳线应已插入。 作为 GUI 安装的一部分， 在桌面上可能有多达三个图标。 双击 UCD3xxx和 UCD9xxx 器件 图标以启动 GUI。 在主要器件GUI 窗口中，您将 看到三个窗格 -“Status”（状态）窗格， 显示与 USB 至PMBus 适配器相连的器件的 状态；“Tools”（工具）窗格，包含我们将 用于器件编程和器件调试的工具； 以及“Log”（日志）窗格， 在 UCD 器件收发PMBus 命令过程中记录这些命令。 现在，我们来看一下与 PMBus适配器相连的器件。 单击“Scan for Device in ROM Mode”（ROM 模式下扫描器件）。 这将通过 PMBus 接口发送命令。 如果存在与 PMBus相连的有效器件， 且器件处于 ROM 模式，则 UCD 器件 将响应PMBus 命令， 且 GUI 将检测和解析响应， 以告诉用户所连接的 UCD 器件 类型。 例如，UCD3138或 UCD3138064。 稍后，我将更为详细地讨论 ROM 和闪存模式。 如果尚未对该器件编程， 它应处于 ROM 模式，且您将在 GUI 的状态窗格中 看到以下消息。 您将看到目标器件、ROM 信息 以及封装 ID。 在“Log”（日志）窗格中，您将看到 PMBus 命令 并且应看到以绿色突显的命令， 指示已在 ROM 模式下找到 UCD 器件。 要对将载入器件的固件编程， 在“Tools”（工具）窗口中选择“Flash”（闪存）选项卡， 然后单击固件下载链接。 固件下载窗口将打开。 要选择将下载至UCD 器件的固件， 单击“Select File”（选择文件）按钮并 浏览至含有实验练习一的.x0 文件的目录。 在我们的案例中，它称作 Lab_1_UCD_3138.x0。 单击“Open”（打开）。 此时，非常重要的是 选择“Radio”（无线电）按钮。 请勿写入程序校验和。 始终处于 ROM。 我稍后将更详细地解释为何这很重要， 但是目前只需知道，选定该选项后 对 UCD 器件编程会使这些实验的 持续调试更简单。 单击“Download”（下载）。 此时将出现弹出消息。 选择“Don't show this message again”（不再显示该消息）和“Yes”（是）。 此时将开始下载。 监控进度条并查看 PMBus 日志窗口， 以了解更多下载详细信息。 在“Log”（日志）窗格中，您应看到消息 - “Download completed without errors”（下载完成，没有错误）-以绿色突显， 指示下载成功。 您现在可以关闭固件下载窗口。 我们现将使用内存调试器来访问 和修改在我们刚才对其编程的 UCD 器件上的内存， 例如 RAM变量。 在调用内存调试器之前， 检查“Command ROM to execute program”（命令 ROM 执行程序）是否呈灰显。 如未呈灰显，则单击该链接。 该链接将发送 PMBus命令至 UCD 器件， UCD 器件中的ROM 代码将解析这些命令， 以指示处理器开始执行您刚才 为对程序存储器编程而下载的代码。 如果这已灰显，我们刚才下载至编程闪存的代码已执行， 下载至编程闪存的代码已在执行， 这正是我们所期待的。 如未呈灰显，单击该链接。 以开始执行代码和编程闪存。 此外，检查器件 ID 链接。 如呈灰显，则需要单击该链接。 这将通过 PMBus 接口发送至运行中的固件， 并检查 UCD 器件的相应响应。 它使 GUI 了解已下载至编程闪存的 固件是否正在执行 PMBus 处理程序 例程，我们在后面将更为详细地讨论例程。 当正在执行编程闪存中的代码时， GUI 需要这些例程 才能继续与器件通信。 在“Tools”（工具）窗口中，选择调试选项卡。 单击内存调试器链接 以打开内存调试器。 当您第一次使用该工具时， 它会提示您输入密码。 在弹出窗口中键入 f-o-r-e-s-t-l-n， 全部小写。 程序不会再次提示您输入该密码。 单击“OK”（确定）。 要为程序中使用的变量 加载内存映射，依次在内存调试器中选择“File”（文件）、 “Change Map”（更改映射）。 当出现更改映射对话框时， 选择含有您的项目的映射和 PP 文件的 文件夹。 这与含有 Tektronix.x0文件的文件夹 为同一文件夹，我们在下载固件时 将导航至该文件夹。 单击“OK”（确定）。 加载相应的映射文件将使 内存调试器能够显示变量、寄存器以及 关联的调试字段。 对于实验练习一，我们已使用 C 代码将称作 a_string 的 字符阵列设为“Hello World”。 选择刷新列中的“Refresh”（刷新）按钮 更新变量。 单击名称列中的加号可展开变量， 且您可以查看变量阵列的元素。 “Hello World”会按顺序逐字节以十六进制形式 显示。 48 是大写 H 的十六进制表示法， 65 是大写 E 的十六进制表示法，依此类推。 现在，我将简要概述在写入编程闪存时 UCD3138 中的引导 BOM 程序 以及校验和的放置。 这些校验和提供了一种在允许 ARM 内核 执行编程闪存中的代码前 让引导 ROM检查编程闪存 完整性的方法。 这是 UCD3138 中32 KB 编程闪存 图示。 引导程序可置于编程闪存的 前两个 KB 中。 如果编程闪存的前 2 KB 用于引导程序，则该 2 KB 块的最后 4 个字节 将保留用于 4 字节的校验和。 该校验和的计算方式是 将前 2 KB 编程闪存上 每字节编程闪存的内容相加。 如果无需引导程序， 则将保留编程闪存的最后 4 个字节 供另一4 个字节的校验和使用， 其计算是通过在整个 32 KB 范围内 将编程闪存的各字节内容相加 得出的。 在加电或复位后，引导运行例程 将在两个位置验证校验和， 并根据结果，决定是 始终处于 ROM 模式，还是开始执行编程闪存中的 代码。 这就是我们所说的闪存模式。 校验和提供了一种在执行 编程闪存中的代码前检查编程闪存中的 内容是否完整的方法。 从用户角度来看，我们在写入 编程闪存时，纳入或排除了 这些校验和。 排除校验和会强制器件在加电复位后 仍始终处于 ROM 模式。 纳入校验和会强制器件在加电复位后 在闪存模式下运行，当然，前提是编程闪存未 损坏。 我现将展示 UCD3138 上有关引导 ROM 程序的 程序流程简图。 请注意，该引导 ROM 例程 与 UCD 的 3138系列产品的其他成员 略有不同。 请参阅各种程序员 手册以了解确切详情，但是基本上，我将讨论的原则 与整个 UCD3138 系列均有关。 加电或复位后，引导 ROM 程序 将初始化一些外设。 然后，它计算编程闪存前两个 KB 的校验和， 这可用于存储引导程序， 以及将最新计算的校验和 与在该 2 KB 编程闪存块的最后 4 个字节 中存储的值进行比较。 如果校验和的值相符，引导 ROM 例程 会强制 ARM 内核开始执行编程闪存中的代码， 从而它从 ROM 模式转变为闪存模式。 如果校验和的值不相符， 则引导 ROM 程序会计算整个 32 KB 编程 闪存的校验和。 然后，它会将此最新计算所得的校验和 与该 32 KB 编程闪存的最后 4 个字节中存储的值 进行比较。 如果校验和的值相符，它会开始执行 编程闪存中的代码，从而它从 ROM 模式转变 为闪存模式。 如果校验和的值不相符， 它将跳至 PMBus处理程序例程。 该例程不断通过 PMBus 接口 拉取从诸如 UCD器件 GUI 等主要工具 发来的有效 PMBus 命令。 这些 PMBus 命令可用于读取、写入和擦除 程序和数据闪存。 此外，还有命令可执行 编程闪存中的代码。 使用此命令，我们可以在 ROM 模式下 执行编程闪存中的代码， 而无需在对器件编程时，写入两种校验和中的 任一种。 我们不建议编写这两种校验和中的任一种 以及在代码开发期间使用该命令， 因为它将确保该闪存不会变为锁定状态。 现在，我将演示闪存可以 如何变为锁定状态，这表示无法再将其 擦除和对其重新编程。 这是主程序中代码的简单图示。 这是将写入编程闪存的代码。 此时，假设已对一个或全部两个校验和 编程，从而引导 ROM例程将指示 ARM 内核在加电或复位后执行闪存中的 代码。 一般而言，我们在主程序开头 设有初始化函数，然后是主循环。 在主循环内部，我们始终调用 PMBus 处理程序 例程，从而我们可以通过 PMBus 接口 擦除闪存并对其重新编程。 一切运行正常，每次经过主循环时， 均会调用PMBus 处理程序例程。 但是，当程序中有妨碍到达 主循环的错误时，应当如何应对？ 这意味着将永不调用PMBus 处理程序例程， 从而防止我们访问和擦除闪存 以及对闪存重新编程。 因此，编程闪存变为已锁定 且永不能对该部分重新编程。 所以，我们建议将后门置于主程序的开头 以规避该问题。 clear_integrity_word 将清除该编程闪存校验和。 您应在处于闲置状态的 输入引脚上依情况调用 clear_integrity_word。 将其就置于主程序开头可最大限度 降低因错误导致 clear_integrity_word 在需要执行时无法执行的发生概率。 所以，如果有错误阻碍 主循环中的PMBus 处理程序例程 执行，您可以 更改输入引脚的状态，复位器件， 当编程闪存中的代码执行时， 将即时调用clear_integrity_word， 它将清除校验和。 然后，在复位时，引导 ROM 代码 不会跳至编程闪存，因为启动时 执行的校验和将失败，但是仍将处于 ROM 模式 并执行 PMBus处理程序例程。 从此以后，您可以擦除并重新写入编程闪存。 函数clear_integrity_word 会清除编程闪存校验和， 从而它会清除编程闪存 4 或 8 字节的内容。 擦除或写入闪存要求该器件 处于特权模式。 为将器件置于特权模式， 我们采用了软件的中断机制。 软件中断不是常规意义上的中断。 软件中断的发起是由软件的 顺序执行和调用 特定函数实现的。 对软件中断函数的调用 看上去与对任何其他标准函数的调用别无二致。 使函数基于软件中断 会强制 ARM 以特权模式运行。 在特权模式下，软件 可启用或禁用中断，操纵程序 和数据闪存内容及其他。 当 ARM 处于用户模式下时，这些功能 全都不允许使用。 在 UCD3138 数字系统程序员手册中， 您可以阅读有关