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現(xiàn)步驟,，給出了關(guān)鍵部分的程序代碼,。實驗證明，該方法簡單可靠,，可用于嵌入式設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特點于一身的DSP系列,。該系列的DSP具有強大的控制信號處理能力[1],，能夠?qū)崿F(xiàn)復雜的控制算法。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備程序進行更新,，而目前一般的程序升級方法是實地取下設備,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,，實現(xiàn)TMS320C2000系列DSP應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接口操作來實現(xiàn)的?；贘TAG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)安裝在復雜,、封閉的環(huán)境下,當程序需要更新或升級時,利用JTAG接口難以實現(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用程序的方法來達到程序升級的目的,，該方法則不受復雜系統(tǒng)和復雜環(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默認的內(nèi)部Flash方式啟動[5],從而省去了要對DSP的一些引腳進行硬件設置的麻煩,。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，主要用于實現(xiàn)在線升級的時機判斷,、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))；應用程序即為用戶的升級程序[3],。
F28035 DSP每次上電復位,，先運行底層程序，與PC機建立聯(lián)系,，然后根據(jù)PC機的指令來判斷是否需要升級應用程序,。若需要，則將通過串口發(fā)送來的應用程序代碼燒寫至F28035片內(nèi)Flash指定扇區(qū)；否則將繼續(xù)執(zhí)行原有的應用程序,。當應用程序很大或DSP的RAM空間比較小時,，可采用將應用程序代碼分批發(fā)給DSP，DSP接收并燒寫完一批代碼后,，再進行下一批代碼的接收和燒寫工作,，直到所有的應用程序代碼都燒寫完畢。
2 在線升級的具體實現(xiàn)
2.1 應用程序
用戶的應用程序經(jīng)過CCS編譯連接生成具有模塊化格式的目標文件(.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——二進制文件 (.bin),。本文采用hex2000.exe和FileOshell.exe工具來實現(xiàn)文件轉(zhuǎn)換,。首先，應用程序經(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,本文把這個批處理文件命名為：Example_2803xAdcSoc.cmd。接下來要生成.bin文件,先做一個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,，涉及到應用程序的正確定位和復位后的啟動過程,，是實現(xiàn)整個在線升級的重點,。底層程序流程圖如圖1所示。底層程序主要實現(xiàn)以下功能[3]：
(1)上電復位查詢功能,。上電復位后通過接收上位機發(fā)送的命令判斷是否升級,。若上位機發(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不支持在其中一個扇區(qū)運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上運行。實現(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)接收上位機發(fā)送的應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置,，可將應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為即將準備燒寫的程序當前存放在內(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校驗燒寫到Flash中的程序為Uint16 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字的個數(shù),程序長度；&Fstatus是執(zhí)行校驗操作后返回的狀態(tài)值,用來判斷校驗操作是否成功,。
2.3 底層程序和應用程序的定位
DSP F28035上電復位后,，CPU將從內(nèi)部Boot Rom獲得復位向量。復位向量指向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。由于這個地址是固定的,，因此底層程序必須燒寫在以這個地址為起始地址的空間內(nèi),。DSP進入底層軟件程序中運行，首先通過接收上位機的命令來判斷是否進行在線升級,，如果進行在線升級,，則跳轉(zhuǎn)到相應升級程序中執(zhí)行；否則,，跳轉(zhuǎn)到原有的應用程序處執(zhí)行,。由底層程序跳轉(zhuǎn)到原有的應用程序處執(zhí)行時，采用絕對地址跳轉(zhuǎn),。部分程序如下所示：
#define Jumpgxcx (void (*)(void))0x3E8FFE
//定義應用程序的跳轉(zhuǎn)地址
SCI_SendStatus(“upgrade program? (y/n):”)
//向上位機詢問是否升級
temp = SCIA_GetByteData_app();
//接收上位機發(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)到應用程序中執(zhí)行
}
}
底層程序的cmd配置與應用程序的cmd配置要保持一致,，不能產(chǎn)生地址沖突,。同時，要注意底層程序和應用程序的跳轉(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,，然后再進行應用程序的燒寫。應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、沒有奇偶校驗位,；選擇發(fā)送文本文件方式,發(fā)送應用程序的.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應用程序在線升級技術(shù),，可以在不打開機箱的條件下實現(xiàn)模塊軟件的更新升級,。經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，采用在線升級技術(shù)來更新程序所耗費的時間比采用JTAG口燒寫程序所耗費的時間要長一些,，但解決了復雜情況下程序升級困難的問題,。總之,，該方法簡單可靠,，可應用于嵌入式設備的軟件程序更新升級中。
參考文獻
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[3] 李靜,，張樹團．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.