劉瑞

　　(中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊050081)

　　摘要：針對通過JTAG接口在外場升級DSP困難的問題，研究了一套基于CAN總線的遠程升級方法。首先對DSP芯片TMS320F28335的硬件資源和啟動過程進行了簡要介紹和分析，接著說明了該方法的基本原理并提出了具體實現(xiàn)過程，最后通過工程證明該方法簡便可靠，并對前景進行了展望。

　　關鍵詞：DSP；TMS320F28335；CAN總線；遠程升級

0引言

　　數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor，DSP）是一種在數(shù)字信號處理技術基礎上發(fā)展起來的微處理器，其主要應用是實時快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。美國德州儀器公司（Texas Instruments，TI）是目前世界上最大的DSP芯片供應商，其產(chǎn)品被廣泛應用于工業(yè)控制、移動通信、軍事安全等領域。近年來隨著電子技術的發(fā)展和用戶需求的提升，對已投入使用的DSP設備的升級越來越頻繁，傳統(tǒng)的升級方法是取下設備通過JTAG仿真器來在線更新程序［1］。該方式簡單方便，但當DSP安裝于諸如密封、遠程、高空等難以拆卸的設備中時，就十分不便，因此開發(fā)高效便捷的遠程升級技術迫在眉睫。鑒于伺服系統(tǒng)大多使用CAN總線通信，本文研發(fā)了一套基于CAN總線的遠程升級系統(tǒng)，并成功應用于基于TMS320F28335的伺服控制系統(tǒng)中。

1TMS320F28335簡介及其啟動過程

　　TMS320F28335是TI公司推出的一款具有強大的控制和信號處理能力的32位浮點型信號處理器，其主頻高達150 MHz，片上集成了256 KB的Flash存儲器，34 KB的SARAM，8 KB的Boot ROM，1 KB的OTP ROM以及CAN接口、串口、并口等多種先進的外設接口［2］。

　　在進行系統(tǒng)設計之前,首先要了解TMS320F28335上電復位后的運行過程。該款DSP在出廠前就由廠家固化了一段程序，當系統(tǒng)上電復位后，固化程序會從中斷向量表中讀取復位中斷的中斷向量0x3FFFC0，并跳轉到該地址處開始執(zhí)行。此處為廠家在Boot ROM中的固化程序，其作用主要是完成對芯片的初始化，并調(diào)用模式選擇函數(shù)SelectBootMode，該函數(shù)通過讀取固定GPIO管腳的邏輯電平來確定引導類型，默認選擇類型為Jump to Flash，即片上Flash引導模式。程序隨后轉向片上Flash中的0x33FFF6處開始執(zhí)行，用戶需要將編寫好的程序燒寫在0x33FFF6起始地址處，如圖1所示［3］。

2遠程升級基本原理

　　基于CAN總線的遠程升級方法主要涉及三個程序，分別是底層程序、上位機程序和應用程序。底層程序和上位機程序是固定不變的，是遠程升級系統(tǒng)的組成部分，應用程序是DSP使用者編寫的用以完成特定功能的代碼。遠程升級的實質(zhì)是通過“程序”來燒寫“程序”，即使用底層程序來燒寫應用程序。相比其他諸多遠程升級系統(tǒng)，該方法的好處在于升級過程中不需要改變DSP的啟動方式，直接采用默認的片上Flash啟動方式即可。

　　底層程序是指運行于DSP指定空間、對編程用戶保護的、不允許被修改或擦除的一段代碼。其主要作用有以下三個方面：（1）對DSP的工作環(huán)境和CAN接口進行基本的初始化；（2）與上位機通信，接收上位機發(fā)來的待升級應用程序和程序存儲地址等信息，并將程序?qū)懭胫付▍^(qū)域；（3）升級完成后，從底層程序跳轉到用戶程序。

　　上位機程序的主要作用是對編譯完成的.out文件進行格式轉換、信息提取和打包發(fā)送。由TI自帶的開發(fā)工具CCS編譯完成的目標代碼在DSP中并不是從起始地址開始連續(xù)分布的，而是分成若干個大小不同的代碼塊交叉分布于程序和數(shù)據(jù)空間，且CCS產(chǎn)生的.out文件的組織形式是一種對象文件格式，不能直接用于Flash燒寫，因此上位機程序首先需要對編譯完成的.out文件進行格式轉換和信息提取。這就需要將其轉換成含有塊地址、塊容量和塊內(nèi)容等信息的.hex文件，并對每一塊的信息進行提取，按照協(xié)議打包組幀最后通過CAN總線傳輸。

3具體實現(xiàn)方法

　　3.1上位機程序

　　為了獲得代碼在Flash中的存儲結構等信息，上位機程序首先對編譯完成的.out文件進行格式轉換和信息提取，對于C2000系列DSP，TI公司提供了文件格式轉換工具hex2000.exe可將.out文件轉換為.hex文件，具體方法為:創(chuàng)建MSDOS型批處理文件transhex.cmd,內(nèi)容為：

　　appication.out// appication.out為編譯完成的.out文件

　　-memwidth16//16位寬存儲器

　　-datawidth32//DSP字長32位

　　-boot

　　-sci8

　　-o appication.hex//生成名為appication的.hex文件

　　將批處理文件transhex.cmd和轉換工具hex2000.exe以及appication.out拷貝到同一目錄下，在MSDOS命令行中將路徑指定到該目錄，輸入hex2000.exe transhex.cmd即可自動生成相應的appication.hex文件，該文件符合bootloader數(shù)據(jù)流格式。其中第1、2個字節(jié)為關鍵字，表示該數(shù)據(jù)流為8 bit或16 bit寬，接著的16個字節(jié)為保留位，然后接著的4個字節(jié)包含22 bit的程序入口地址，然后為每塊程序的尺寸，在Flash中存儲的起始地址以及相應的數(shù)據(jù)，具體結構如表1所示［4］。按照上述固定格式，通過對表內(nèi)容的解析就可以獲得應用程序在Flash中的存儲結構。

　　在上位機程序中點擊“選擇文件”來讀入該文件，程序會自動根據(jù)表1的格式對其內(nèi)容進行分析并完成信息提取，做好向下位機傳輸?shù)臏蕚?，并將提取結果顯示在右側信息欄中，如圖2所示。該示例應用程序由6塊組成，列出了每塊的起始地址和容量大小等信息，最后第7塊的全零信息僅表示結尾，沒有實際內(nèi)容。

　　3.2底層程序

　　底層程序的作用是將上位機發(fā)送的應用程序數(shù)據(jù)燒寫至Flash的指定區(qū)域，涉及到應用程序的定位以及跳轉等諸多問題，是整個系統(tǒng)的重點。由于系統(tǒng)是Flash啟動，DSP復位后固定跳轉到0x33FFF6處開始執(zhí)行，故底層程序必須預先燒寫到此處。底層程序在系統(tǒng)上電復位后首先運行，并在規(guī)定時間內(nèi)通過接收上位機發(fā)來的固定幀判斷上位機程序是否啟動，如果是則等待上位機發(fā)送的待升級應用程序代碼，否則跳轉到已有應用程序處執(zhí)行。該過程采用絕對地址跳轉，主要代碼如下：

　　#define Jumpgxcx(void(*)(void))0x337FF6//定義應用程序的起始地址

　　If(guc_updata ==’1’)

　　{main();}//如果收到升級指令則跳轉到底層程序主函數(shù)

　　Else {(*Jumpgxcx)();}//否則跳轉到現(xiàn)有應用程序處執(zhí)行

　　底層程序收到升級指令后首先將Flash存儲器上的舊應用程序刪除，并將收到的代碼緩存到片上RAM中，由于片上RAM容量有限，一次緩存的容量設定為2 048 B，因此上位機會將代碼按照2 048 B打包，每發(fā)送2 048 B的應用程序代碼后就發(fā)送一幀燒寫指令，DSP調(diào)用Flash_API函數(shù)緩存代碼寫入指定Flash區(qū)域，完成一次燒寫后，底層程序會向上位機程序發(fā)送燒寫完成信息，隨后上位機開始發(fā)送下一包數(shù)據(jù)，循環(huán)此過程直至全部發(fā)送燒寫完畢，然后跳轉到新程序入口處開始執(zhí)行。流程圖如圖3所示。

4結束語

　　經(jīng)過實測，升級約40 KB的應用程序用時約3 min。速度雖然較JTAG接口慢一些，但是免去了拆除設備的麻煩，大大縮短了總體工作時間，提高了工作效率。目前基于CAN總線的遠程升級系統(tǒng)已在工程中成功應用，給工程安裝調(diào)試人員的現(xiàn)場升級工作帶來了極大的方便。隨著需求的增多，可以擴展出串口、網(wǎng)口等多種外圍接口的升級方式，也可以將待升級硬件由DSP系統(tǒng)擴展為單片機或ARM等多種可編程器件。

參考文獻

　?。?］ 李聲飛，代華山.基于串口通信的DSP程序動態(tài)加載技術［J］. 電訊技術，2011，51（6）：121124.

　?。?］ Texas Instruments.TMS320F28335 digital signal controllers data manual［S］.2007.

　?。?］ 楊宣兵，陳明,彭義.基于TMS320F28335的程序從FLASH到RAM的移植與運行［J］.湖南理工學院學報（自然科學版），2011,24(4):3335.

　?。?］ 汪晶晶，蘇建徽，孫佩石.基于串口通信的DSP應用程序在線升級方法［J］.微型機與應用，2013,32(14):1517.