概述

? 在嵌入式系統(tǒng)DSP軟件的開發(fā)過程中，比較通用的方法是利用廠商提供的仿真器通過DSP上的JTAG端口對DSP軟件進行在線調(diào)試與加載" title="加載">加載,。該方法在軟件調(diào)試階段非常方便,，但是在復雜的嵌入式系統(tǒng)中,，DSP系統(tǒng)可能只是整個系統(tǒng)的一部分,。完成系統(tǒng)對接后，DSP分系統(tǒng)與整個系統(tǒng)配合工作,，一旦出現(xiàn)問題,，就需要將DSP分系統(tǒng)與整個系統(tǒng)分離，露出JTAG端口后才能實現(xiàn)軟件的調(diào)試與加載,。

?

? 本文提供了一種利用計算機串口" title="串口">串口實現(xiàn)DSP軟件加載的方法,，并實現(xiàn)了它的軟硬件系統(tǒng)。該方法在DSP分系統(tǒng)階段利用JTAG仿真器進行程序加載與調(diào)試,，將支持串口加載的DSP程序嵌入DSP應(yīng)用軟件中,。完成整個復雜系統(tǒng)后，就可以通過串口傳輸線利用計算機對DSP系統(tǒng)進行加載,，而無需再將DSP系統(tǒng)分離,。該系統(tǒng)已經(jīng)在實際運用中取得了良好的效果。

?

? 計算機串口加載系統(tǒng)基本框圖如圖1所示,。該系統(tǒng)通過PC的串行端口,，經(jīng)傳輸線將加載文件發(fā)送給DSP，DSP收到加載文件之后,，將其燒寫" title="燒寫">燒寫入FLASH,，系統(tǒng)下電重啟后，DSP運行BootLoader程序,，加載文件就從FLAH加載到了DSP中,。本文將從DSP與計算機串口通信的實現(xiàn)、DSP對FLASH的燒寫以及加載文件的生成三個方面,，對該串口加載技術(shù)進行詳細論述,。其中DSP采用了TI公司的TMS320C6201（以下簡稱6201）DSP。

DSP與PC串口通信的實現(xiàn)

?? PC機串口采用通用異步接收器/發(fā)送器（UART）標準,，支持RS232通信協(xié)議,。UART標準是比較成熟的串行數(shù)據(jù)交換協(xié)議，因為它是異步方式的,，所以通信鏈路不需要發(fā)送時鐘信號。UART傳輸協(xié)議含有用來幫助同步接收器接收數(shù)據(jù)" title="接收數(shù)據(jù)">接收數(shù)據(jù)的起始位和停止位,。數(shù)據(jù)序列中一個高電平到低電平的轉(zhuǎn)變標志著傳送的開始,。在開始位后，數(shù)據(jù)位首先從LSB串行發(fā)送,。奇偶校驗位是可選的,，這取決于UART的格式。每幀數(shù)據(jù)都以停止位結(jié)束（通常為邏輯高電平）,。

?

?? 6201是高性能的數(shù)字信號處理器,，它并不支持異步的UART通信,。通常進行串口通信時使用它的多通道緩沖串口McBSP(Multichannel Buffered Serial Port)，這種串口模塊由C2000系列以及C5000系列DSP的標準串口發(fā)展而來,，是一種同步串行接口,，不支持UART標準。為了實現(xiàn)與UART的通信,，需要在硬件和軟件方面進行調(diào)整,。

?

硬件連接

? 本系統(tǒng)的硬件連接如圖2所示。6201的McBSP的數(shù)據(jù)輸入和幀同步輸入都與UART的發(fā)送數(shù)據(jù)線相連,，這是因為UART的串行數(shù)據(jù)線既有數(shù)據(jù)信息,，又有幀信息，而此時UART的接收數(shù)據(jù)線與McBSP的輸出數(shù)據(jù)線相連,。本系統(tǒng)為了提高數(shù)據(jù)傳輸距離,、增強數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕捎肦S422協(xié)議方式傳輸數(shù)據(jù),，即McBSP和PC在發(fā)送端利用轉(zhuǎn)換器將信號轉(zhuǎn)為RS422信號傳輸,，在接收端將信號轉(zhuǎn)為RS232格式接收,。

軟件實現(xiàn)

?? 本系統(tǒng)需要PC與DSP共同配合完成,，因此軟件分為PC部分和DSP部分。PC部分主要負責將加載文件傳輸給DSP,，即主要完成與DSP的通信功能,；DSP部分軟件主要負責接收加載文件并將加載文件燒寫入FLASH中，編程的重點在于實現(xiàn)McBSP的異步傳輸功能,。

?

PC部分編程

?? 本系統(tǒng)PC部分程序主要在Visual C++ 6.0環(huán)境下開發(fā),。串口初始化參數(shù)、傳輸數(shù)據(jù)地址,、各項操作指令等信息傳遞給程序,，程序?qū)κ盏降母鞣N信息進行相應(yīng)處理，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)由PC到DSP的發(fā)送,。

?

?? 對串口各項屬性的初始化以及串口數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收等操作,，主要利用現(xiàn)有控件MSComm來實現(xiàn)。MSComm控件是Microsoft公司提供的簡化Windows下串行通信編程的ActiveX控件,，通過串行端口發(fā)送和接收數(shù)據(jù),，為應(yīng)用程序" title="應(yīng)用程序">應(yīng)用程序提供串行通信功能。它在串口編程時非常方便,，實際上是調(diào)用了Windows的API函數(shù),，但程序員不必再了解復雜的API函數(shù)就可控制串行通信。通信的過程實際上是對屬性的操作和對控件事件的響應(yīng),。

?

?? MSComm控件在VC中包含26個屬性,。其中重要的屬性有：CommPort為設(shè)置并返回連接的串行端口號；Settings為設(shè)置并返回波特率,、奇偶校驗,、數(shù)據(jù)位、停止位,；PortOpen為返回通信端口的狀態(tài)或打開關(guān)閉端口,；Input為返回并刪除接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)流,；Output為往傳輸緩沖區(qū)寫數(shù)據(jù)流（文本數(shù)據(jù)或二進制數(shù)據(jù)）等。通過對屬性的操作就可以完成串行口的初始化設(shè)置,、查詢及通信,。

?

?? 因為本系統(tǒng)主要用于DSP的文件加載,，因此對實時性的要求并沒有DSP應(yīng)用程序高,，在考慮通信協(xié)議時，主要以保證傳輸數(shù)據(jù)的正確性為主要出發(fā)點,。通信時,，PC首先發(fā)送通信開始標識符,，然后等待應(yīng)答,。在收到正確應(yīng)答信號后，首先發(fā)送數(shù)據(jù)地址,、數(shù)據(jù)長度等信息,，然后再開始發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送時以單個字符為單位,，一次發(fā)送一個字符,，然后等待DSP將接收到的字符回傳，收到回傳字符后與原發(fā)送字符比較,，確認一致后再進行下一個字符的發(fā)送,。

?

? 在具體實現(xiàn)中，由于文件數(shù)據(jù)量大,，經(jīng)常會出現(xiàn)發(fā)送錯誤的情況,，并導致發(fā)送程序中斷，因此對該流程進行了改進,。發(fā)現(xiàn)接收到的數(shù)據(jù)與原數(shù)據(jù)不符時并未馬上返回錯誤信息結(jié)束數(shù)據(jù)發(fā)送,，而是將該數(shù)據(jù)重復發(fā)送,，在10次內(nèi)如果發(fā)送成功則繼續(xù)發(fā)送后續(xù)數(shù)據(jù),，如果超過10次則返回錯誤信息，結(jié)束發(fā)送,。

?

DSP程序設(shè)計

?? DSP軟件分為兩部分,，一部分是實現(xiàn)該DSP主要功能的應(yīng)用程序部分，一部分是支持該串口加載系統(tǒng)的DSP程序,。

在實際應(yīng)用中,，DSP應(yīng)用軟件為一個無限循環(huán)，支持該串口加載系統(tǒng)的DSP程序作為軟件的一部分嵌入在無限循環(huán)中,。正常情況下,，DSP運行實現(xiàn)該DSP主要功能的應(yīng)用程序部分，當McBSP的接收數(shù)據(jù)中斷服務(wù)程序收到PC傳來的連接信號后,，則觸發(fā)主程序進入串口加載程序,。整個過程如圖3所示。

? 6201使用McBSP內(nèi)部的采樣時鐘,，McBSP可以配置成接收和發(fā)送數(shù)據(jù)模式,。實際操作中UART的1bit對應(yīng)于McBSP的8bit字，因此DSP發(fā)送數(shù)據(jù)時軟件必須將1bit擴展成要發(fā)送的8bit,，同樣,，接收數(shù)據(jù)時也要將接收到的每個8bit字壓縮成lbit。這就要求設(shè)置采樣速率發(fā)生器產(chǎn)生一個內(nèi)部串行時鐘是串行波特率的8倍,。每個UART字都以一個下降沿開始,，這個下降沿可以用作幀同步輸入。數(shù)據(jù)線和幀同步信號都連接到UART的輸出上就可以得到這一信號（詳見硬件連接部分）,。

?

? 本系統(tǒng)以8N1(8個數(shù)據(jù)位,，沒有奇偶校驗位，1個停止位)的格式從UART接收和發(fā)送1bit,。對6201相應(yīng)寄存器進行配置,，將發(fā)送和接收數(shù)據(jù)分為兩部分：第一部分包含9個8bit的字，是開始位和8個數(shù)據(jù)位,；第二部分包含1個8bit的字,，是停止位。假設(shè)DSP發(fā)送或接收一個字符a,，它的ASCII碼為0x00111001,，在內(nèi)存中的存儲形式如圖4所示。在接收到之后要對其進行解碼處理,，去掉起始位和停止位并將其進行壓縮,；在發(fā)送時要將各位進行擴展并加上起始位和停止位。

加載文件燒寫

? 加載文件燒寫部分程序也在DSP上運行,，主要完成的功能是將收到的加載文件燒寫入FLASH指定位置中。系統(tǒng)下電重啟后，新寫入FLASH的加載文件被加載入DSP,，從而實現(xiàn)了DSP的串行加載,。

對于FLASH的燒寫，應(yīng)根據(jù)所選FLASH芯片型號，按照手冊要求先對特定地址寫入控制字符，然后再進行相應(yīng)的燒寫或擦出操作。

?

加載文件的生成

?? 用戶編寫的應(yīng)用軟件經(jīng)過匯編,、鏈接等操作后生成后綴名為.out的文件，該文件為TI公司的COFF格式的二進制目標文件,，可以通過JTAG仿真器直接加載運行,。但是對于串口傳輸以及FLASH燒寫等操作來說，需要將其轉(zhuǎn)化為16進制字符串形式的文本文件,。

?

?? 運行TI公司提供的hex6x.exe可完成上述操作,，TI公司還提供了一系列的命令選項來選擇生成16進制文件的格式。在具體操作中,，可以將文件名,、命令選項等操作全部集成在后綴為.cmd的文件中，然后運行hex6x.exe對該后綴為.cmd的文件進行操作,，即可生成所需要的16進制文件,。

?

結(jié)論

? TMS320C6000系列DSP的多通道緩沖串口McBSP是一個同步串口，因此不能與通用異步接收/發(fā)送器直接連接,。但是,，通過對DSP相關(guān)控制寄存器的簡單調(diào)整，在軟件控制下,，UART與TMS320C6000之間的通信成為可能,，該通信功能的實現(xiàn)也是所設(shè)計的串口加載系統(tǒng)的難點和重點。本論文對此串口加載系統(tǒng)硬件接口和必要的軟件部分做了詳細介紹,，該系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡單,、通信線少、高速可靠,，已經(jīng)在實際運用中取得了良好效果,。