摘  要：為解決特殊場合DSP程序升級困難的問題，以TMS320F28035為例，介紹了一種基于串口通信的適合于TMS320C2000系列DSP實(shí)現(xiàn)程序更新的在線升級方法。描述了該在線升級方法的基本思想和實(shí)現(xiàn)步驟，給出了關(guān)鍵部分的程序代碼。實(shí)驗(yàn)證明，該方法簡單可靠，可用于嵌入式設(shè)備軟件程序的升級更新中。
關(guān)鍵詞： 在線升級； DSP；串口通信； Flash

    TMS320C2000系列DSP是美國德州儀器公司(簡稱TI)推出的集微控制器和高性能DSP特點(diǎn)于一身的DSP系列。該系列的DSP具有強(qiáng)大的控制信號處理能力[1]，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制算法。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展以及用戶需求的不斷提升，可能需要經(jīng)常對已經(jīng)投入使用的嵌入式設(shè)備程序進(jìn)行更新，而目前一般的程序升級方法是實(shí)地取下設(shè)備,露出JTAG端口后通過仿真器來更新程序[2-4]。這種方法雖然簡單有效，但對于某些特殊場合,會給程序升級帶來了極大的不便[2]。本文以TMS320F28035為例，描述了一種可以脫離JTAG仿真器,不改變DSP上電啟動方式，實(shí)現(xiàn)TMS320C2000系列DSP應(yīng)用程序在線更新的方法。
1 在線升級的基本思想
    一般的基于DSP的軟件程序更新是在CCS環(huán)境下通過JTAG接口操作來實(shí)現(xiàn)的。基于JTAG接口的方法雖然易于操作，而且調(diào)試方便，但經(jīng)常受空間以及傳輸距離的限制。例如一臺DSP系統(tǒng)安裝在復(fù)雜、封閉的環(huán)境下,當(dāng)程序需要更新或升級時(shí),利用JTAG接口難以實(shí)現(xiàn)程序的在線升級[3]。而基于串口通信的在線升級技術(shù)是通過用底層程序燒寫應(yīng)用程序的方法來達(dá)到程序升級的目的，該方法則不受復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜環(huán)境的限制。另外，在線升級方法不需要改變DSP的啟動方式，直接采用DSP默認(rèn)的內(nèi)部Flash方式啟動[5],從而省去了要對DSP的一些引腳進(jìn)行硬件設(shè)置的麻煩。底層程序指已經(jīng)固化在DSP指定Flash空間中的程序,不允許用戶修改和擦除，主要用于實(shí)現(xiàn)在線升級的時(shí)機(jī)判斷、數(shù)據(jù)接收及代碼燒寫等功能，該程序中使用了Flash2803x_API庫存函數(shù)(詳見2.2節(jié))；應(yīng)用程序即為用戶的升級程序[3]。
    F28035 DSP每次上電復(fù)位，先運(yùn)行底層程序，與PC機(jī)建立聯(lián)系，然后根據(jù)PC機(jī)的指令來判斷是否需要升級應(yīng)用程序。若需要，則將通過串口發(fā)送來的應(yīng)用程序代碼燒寫至F28035片內(nèi)Flash指定扇區(qū)；否則將繼續(xù)執(zhí)行原有的應(yīng)用程序。當(dāng)應(yīng)用程序很大或DSP的RAM空間比較小時(shí)，可采用將應(yīng)用程序代碼分批發(fā)給DSP，DSP接收并燒寫完一批代碼后，再進(jìn)行下一批代碼的接收和燒寫工作，直到所有的應(yīng)用程序代碼都燒寫完畢。
2 在線升級的具體實(shí)現(xiàn)
2.1 應(yīng)用程序
    用戶的應(yīng)用程序經(jīng)過CCS編譯連接生成具有模塊化格式的目標(biāo)文件(.out)，該文件中的代碼和數(shù)據(jù)分別存放在不同的段中，因而不能直接用來燒寫Flash，需將其轉(zhuǎn)換為Flash能識別的數(shù)據(jù)格式——二進(jìn)制文件  (.bin)。本文采用hex2000.exe和FileOshell.exe工具來實(shí)現(xiàn)文件轉(zhuǎn)換。首先，應(yīng)用程序經(jīng)過編譯連接生成.out文件，然后通過hex2000.exe把.out文件轉(zhuǎn)換成.hex文件，再通過FileOshell.exe將文件轉(zhuǎn)換成.bin文件。先做一個(gè)批處理文件，內(nèi)容如下：
    Example_2803xAdcSoc.out
    -map Example_2803xAdcSoc.map
    -o Example_2803xAdcSoc.hex
    -m
    -memwidth 16
    -image
    ROMS
    {
       Flash28035:  origin = 0x3e8000, len= 0x1000, romwidth=
        16, fill=0xFFFF
    }

其中，Example_2803xAdcSoc.out 是應(yīng)用程序經(jīng)過CCS生成的文件；-map是生成map文件；-o是生成hex文件；-m是Motorola-S 格式；-memwidth 16指存儲器位數(shù)為16 bit；-image指選擇映像文件；ROMS 是所需要轉(zhuǎn)換的起始地址、長度、位數(shù)及填充。本文選擇從0x3e8000開始，長度是4 KB，即FlashH，F(xiàn)lashH中未用的部分用0xFFFF填充,本文把這個(gè)批處理文件命名為：Example_2803xAdcSoc.cmd。接下來要生成.bin文件,先做一個(gè)MS-DOS型批處理文件,其內(nèi)容如下：     IFileIOShell.exe -i Example_2803xAdcSoc.hex -o Example_2803xAdcSoc.bin
    注意要把Example_2803xAdcSoc.out、hex2000.exe、FileIO
Shell.exe、Example_2803xAdcSoc.cmd和MS-DOS型批處理文件放在同一目錄下，然后雙擊MS-DOS型批處理文件，即生成所需要的Example_2803xAdcSoc.bin文件。
2.2 底層程序
    底層程序用于實(shí)現(xiàn)將串口發(fā)送的數(shù)據(jù)燒寫至Flash的指定部分，涉及到應(yīng)用程序的正確定位和復(fù)位后的啟動過程，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)在線升級的重點(diǎn)。底層程序流程圖如圖1所示。底層程序主要實(shí)現(xiàn)以下功能[3]：

    (1)上電復(fù)位查詢功能。上電復(fù)位后通過接收上位機(jī)發(fā)送的命令判斷是否升級。若上位機(jī)發(fā)送的是升級命令，則跳轉(zhuǎn)到底層程序中升級部分執(zhí)行；否則，跳轉(zhuǎn)到原有的應(yīng)用程序處執(zhí)行。
    (2)搬移燒寫程序的功能。由于F28035片上Flash不支持在其中一個(gè)扇區(qū)運(yùn)行程序去擦除或燒寫其他扇區(qū)，故完成接收數(shù)據(jù)和燒寫Flash工作的這部分程序(即底層程序中的升級部分程序)需搬移至片內(nèi)RAM或片外RAM上運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)程序搬移的函數(shù)為：
    void MemCopy (Uint16 *SourceAddr,  Uint16 *Source End
        Addr, Uint16 *DestAddr)
       {
      while (SourceAddr < SourceEndAddr)
          {
                *DestAddr++ = *SourceAddr++；
            }
             return ；
    }
其中，SourceAddr為Flash中升級程序的起始地址，SourceEndAddr為Flash中升級程序的結(jié)束地址；DestAddr為搬移至內(nèi)存的首地址。
    (3)接收上位機(jī)發(fā)送的應(yīng)用程序代碼并保存到DSP
指定的內(nèi)存中(一般為RAM區(qū))。這是通過串口RS232來實(shí)現(xiàn)的。并確定用于數(shù)據(jù)保存的這部分內(nèi)存未被占用。例如，若需要將應(yīng)用程序代碼暫存到F28035的L0 SARAM區(qū)域(地址空間0x3F8000-0x3F8800)。定義數(shù)組Uint16 BlockBuffer[2048]用于存儲應(yīng)用程序代碼，在底層程序中采用存儲器定位語句，將上面的緩沖數(shù)組定位到相應(yīng)的存儲空間：
　  #pragma DATA_SECTION(BlockBuffer,“BlockTransferbuffer”);
　    在底層程序CMD文件中，采用定位語句，將BlockTransferbuffer定位到DSP的L0 SRAM空間:
    BlockTransferBuffer：> L0 SARAM  PAGE=2  
                          //地址空間：0x3F8000~0x3F8800
    通過以上底層程序的設(shè)置，可將應(yīng)用程序緩存到指定的RAM區(qū)域中。
    (4)代碼接收結(jié)束后，將內(nèi)存中的代碼燒寫至指定Flash扇區(qū)，該步驟通過調(diào)用Flash2803x_API庫函數(shù)完成。底層程序中所用到的Flash2803x_API庫函數(shù)如下[6]：
    ①擦除扇區(qū)的函數(shù)為Uint16 Flash28035_Erase(Uint16 SectorMask，&Fstatus)，其中,SectorMask為即將被擦除的扇區(qū)；&Fstatus為執(zhí)行擦除操作后返回的狀態(tài)值，用來判斷擦除操作是否成功。②將程序燒寫到Flash扇區(qū)的函數(shù)為Uintl6 Flash28035_Program(＆FlashAddr, &BuffAddr，Length，&Fstatus),其中，&FlashAddr為即將被燒寫的Flash扇區(qū)的起始地址；&BuffAddr為即將準(zhǔn)備燒寫的程序當(dāng)前存放在內(nèi)存空間的首地址；Length為程序長度；&Fstatus為執(zhí)行燒寫操作后返回的狀態(tài)值，用來判斷燒寫操作是否成功。③校驗(yàn)燒寫到Flash中的程序?yàn)閁int16 Flash28035_Verify(&FlashAddr，&BuffAddr，Length，&Fstatus),其中,&FlashAddr指定從Flash內(nèi)開始比較的首地址；&BuffAddr為被比較文件的存儲首地址；Length是需要比較的16 bit字的個(gè)數(shù),程序長度；&Fstatus是執(zhí)行校驗(yàn)操作后返回的狀態(tài)值,用來判斷校驗(yàn)操作是否成功。
2.3 底層程序和應(yīng)用程序的定位
    DSP F28035上電復(fù)位后，CPU將從內(nèi)部Boot Rom獲得復(fù)位向量。復(fù)位向量指向Boot Rom并執(zhí)行其內(nèi)部的Bootloader程序，執(zhí)行完畢后確定從內(nèi)部Flash啟動。程序指針跳轉(zhuǎn)到Flash的0x3F7FF6處。由于這個(gè)地址是固定的，因此底層程序必須燒寫在以這個(gè)地址為起始地址的空間內(nèi)。DSP進(jìn)入底層軟件程序中運(yùn)行，首先通過接收上位機(jī)的命令來判斷是否進(jìn)行在線升級，如果進(jìn)行在線升級，則跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)升級程序中執(zhí)行；否則，跳轉(zhuǎn)到原有的應(yīng)用程序處執(zhí)行。由底層程序跳轉(zhuǎn)到原有的應(yīng)用程序處執(zhí)行時(shí)，采用絕對地址跳轉(zhuǎn)。部分程序如下所示：
     #define Jumpgxcx (void (*)(void))0x3E8FFE 
                            //定義應(yīng)用程序的跳轉(zhuǎn)地址
     SCI_SendStatus(“upgrade program? (y/n):”)  
                                 //向上位機(jī)詢問是否升級
     temp = SCIA_GetByteData_app();   
                        //接收上位機(jī)發(fā)送來的是否升級命令
           if (temp==’y’)                  
           {
                 main2();   //如果升級，則跳轉(zhuǎn)到升級程序中執(zhí)行
           }
           Else     
           {
                  (*Jumpgxcx)();   
    //如果不升級，則采用絕對地址跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序中執(zhí)行
       }
}
    底層程序的cmd配置與應(yīng)用程序的cmd配置要保持一致，不能產(chǎn)生地址沖突。同時(shí)，要注意底層程序和應(yīng)用程序的跳轉(zhuǎn)地址配置。
    底層程序cmd文件的部分配置如下：
    BEGIN : origin = 0x3F7FF6, length = 0x000002 
    RESET : origin = 0x3FFFC0, length = 0x000002 /*
    codestart : > BEGIN           PAGE = 0
    應(yīng)用程序cmd文件的部分配置如下：
    BEGIN : origin = 0x3E8FFE, length = 0x000002 
    codestart : > BEGIN         PAGE = 0
3 燒寫步驟
    首先把底層程序通過JTAG接口燒寫到F28035中，然后再進(jìn)行應(yīng)用程序的燒寫。應(yīng)用程序的燒寫步驟為：先把串口調(diào)試工具的參數(shù)配置為波特率9 600 bit/s、8 bit數(shù)據(jù)位、1 bit停止位、沒有奇偶校驗(yàn)位；選擇發(fā)送文本文件方式,發(fā)送應(yīng)用程序的.bin文件到DSP。由于F28035的RAM區(qū)比較小,可以采取把應(yīng)用程序代碼分為多次發(fā)送的方式。燒寫過程如圖2所示。

    本文介紹了一種基于串口通信的DSP應(yīng)用程序在線升級技術(shù)，可以在不打開機(jī)箱的條件下實(shí)現(xiàn)模塊軟件的更新升級。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用在線升級技術(shù)來更新程序所耗費(fèi)的時(shí)間比采用JTAG口燒寫程序所耗費(fèi)的時(shí)間要長一些，但解決了復(fù)雜情況下程序升級困難的問題。總之，該方法簡單可靠，可應(yīng)用于嵌入式設(shè)備的軟件程序更新升級中。
參考文獻(xiàn)
[1] 蘇奎峰，呂強(qiáng)，耿慶鋒，等.TMS320F2812原理與開發(fā)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2005.
[2] 李聲飛，代華山.基于串口通信的DSP程序動態(tài)加載技術(shù)[J]. 電訊技術(shù)，2011,51(6):121-124.
[3] 李靜，張樹團(tuán)．TMS320F2812片內(nèi)Flash在線燒寫技術(shù)研究[J]．國外電子元器件，2008(10)：37-40．
[4] 孫軼，許少尉. TMS320F2812芯片的Flash燒寫技術(shù)[J]．航空計(jì)算技術(shù)，2006,36(5):46-49.
[5] TI公司． TMS320F281x boot ROM serial Flash programming[Z]. 2007.
[6] TI公司. TMS320F2803x piccolo Flash API[Z].2010.