基于429總線的TMS320F2812程序的遠(yuǎn)程加載技術(shù)

黃旭東，韋 凱，錢 浩，陳 衛(wèi)

（中國電子科技集團(tuán)公司第58研究所，江蘇 無錫 214035）

1 引言

TMS320F2812（以下簡稱F2812）是TI公司推出的C2000系列中性能最高的一款芯片。它既具有數(shù)字信號處理能力，又具有強(qiáng)大的事件管理能力和嵌入式控制能力，其片內(nèi)自帶有128 kB的flash，可以將程序?qū)懭肫瑑?nèi)flash運(yùn)行，使用非常方便，自推出以來已在各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，在軍用領(lǐng)域也得到了大量的應(yīng)用。各類產(chǎn)品在運(yùn)行使用過程中，難免都會需要對程序進(jìn)行升級。在軍用領(lǐng)域要求不拆機(jī)殼進(jìn)行程序升級，現(xiàn)在基本采用RS232實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程加載，因?yàn)镽S232加載是F2812 Boot loader提供的一種標(biāo)準(zhǔn)加載方式。但是在軍用領(lǐng)域，RS232通信方式是很少使用的，特別是航空領(lǐng)域大量使用429總線，單獨(dú)為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程加載增加RS232接口對主機(jī)來說是一種負(fù)擔(dān)。本文提出一種基于429總線的F2812遠(yuǎn)程升級技術(shù)。

2 F2812引導(dǎo)方式及Flash編程簡介[1]

2.1 F2812引導(dǎo)方式

在程序開發(fā)調(diào)試階段，通常將編譯鏈接產(chǎn)生的可執(zhí)行代碼裝載到內(nèi)部RAM中調(diào)試，一旦程序調(diào)試完成需要系統(tǒng)作為產(chǎn)品獨(dú)立運(yùn)行，就要求將應(yīng)用程序固化到非易失性存儲器中，系統(tǒng)上電后能夠采用特定的引導(dǎo)操作自動運(yùn)行應(yīng)用程序。F2812上電后有6種不同的啟動模式，主要通過GPIOF端口的4個引腳上電復(fù)位過程中所處的狀態(tài)確定選擇哪種方式啟動，引導(dǎo)方式如表1所示。

表1 F2812引導(dǎo)方式

2.2 F2812的Flash編程

F2812的Flash編程過程及方法如圖1所示，除了使用仿真器下載Flash程序和數(shù)據(jù)外，還可以通過SCI、SPI或GPIOB下載，除了JTAG外，其他下載方式都是經(jīng)過boot loader完成。所有過程Flash的算法都需要搬移至片內(nèi)RAM中，然后再實(shí)現(xiàn)對Flash的編程工作。

圖1 F2812 Flash編程

3 基于429總線的F2812加載方案

正如2.2節(jié)中所述，只需將Flash的編程算法通過429總線搬移至片內(nèi)RAM中，再將從429總線上接收到的數(shù)據(jù)傳送給編程算法，算法執(zhí)行后便可實(shí)現(xiàn)加載。因此我們需要重新編寫自己的boot loader，并將boot代碼固化在片內(nèi)非易失性空間即可。TI的boot loader是固化在ROM中，我們無法更改，因此只能固化在flash中，在啟動時從flash啟動。

基于429總線的F2812加載方案如圖2所示。429總線芯片通過XINTF接口與F2812相連，電腦通過USB轉(zhuǎn)429通信板卡與下位機(jī)F2812進(jìn)行通信。F2812上電運(yùn)行后通過識別XBIO引腳狀態(tài)，判定是執(zhí)行用戶代碼還是繼續(xù)執(zhí)行boot代碼從而重新加載Flash程序。當(dāng)然如果用戶系統(tǒng)端口資源緊張或是不想使用硬件識別方式也可以通過軟件指令的方式判斷是否需要重新加載Flash程序。本文按照硬件識別方式進(jìn)行開發(fā)實(shí)現(xiàn)。

圖2 基于429總線的F2812加載方案

4 基于429總線的F2812加載軟硬件實(shí)現(xiàn)

4.1 硬件實(shí)現(xiàn)

429總線芯片選擇HOLT公司的HI-3583，它集429協(xié)議與驅(qū)動器于一身，使用非常方便，通過本地總線即可實(shí)現(xiàn)與F2812的通信。與上位機(jī)通信采用歐比特公司的EMBC1000-USB429EI板卡實(shí)現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)將CCS編譯生成的.out文件轉(zhuǎn)換成HEX格式通過429總線逐一發(fā)送給F2812。

是否進(jìn)行遠(yuǎn)程加載flash則是通過F2812的XBIO引腳進(jìn)行控制。XBIO引腳沒有內(nèi)部上拉電阻，因此為了可靠性，在外部增加上拉電阻。當(dāng)需要執(zhí)行遠(yuǎn)程加載flash時，只需要將S1合上；在加載完成后打開S1重新上電或者復(fù)位F2812，F(xiàn)2812即會按照新程序執(zhí)行。

4.2 軟件實(shí)現(xiàn)

硬件電路搭建完畢后，即需要開始軟件調(diào)試。首先調(diào)試了429通信，在確保429正常通信的前提下，將Flash281x_API融入429程序，即構(gòu)成了boot loader。Flash281x_API使用TI提供的庫函數(shù)[2]，非常方便，其流程圖如圖3所示。

圖3 boot loader流程圖

為了日后調(diào)用方便，我們將boot loader編譯生成庫函數(shù)，這樣在日后使用過程中只需調(diào)用庫函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)。Boot loader程序空間分配的.cmd文件如下所示，將啟動代碼固化在.ftext中，執(zhí)行時不需要搬移至片內(nèi)RAM，而關(guān)于Flash的編程算法則需要搬移至片內(nèi)RAM運(yùn)行。Boot loader程序的入口地址位于0x3f7ff6處，用戶代碼程序入口位于0x3f5ff6處。用戶代碼程序入口地址可根據(jù)用戶需要隨意調(diào)整，但是Boot loader程序入口地址不能隨意調(diào)整，必須是0x3f7ff6，這與F2812的Flash啟動操作流程相關(guān)，如圖4所示。

圖4 F2812 Flash啟動流程

F2812 Flash的啟動遵循從1到5這個步驟，當(dāng)使用自己編寫的boot loader時，第4步操作將發(fā)生變化，不再是調(diào)至_c_int00處，而是先跳轉(zhuǎn)至用戶啟動代碼處，如圖5所示，執(zhí)行用戶boot loader代碼后再跳轉(zhuǎn)_c_int00處。

圖5 F2812基于429總線的Flash啟動流程

因此，在用戶需要使用429總線加載程序時，每個程序中都必須帶有基于429加載的函數(shù)庫，這將占據(jù)一個sector段，對用戶代碼受到一定的影響，并且用戶代碼需要做出適當(dāng)調(diào)整，主要表現(xiàn)為code_start段的位置，主要是.cmd中的以下這句：

BEGIN : origin = 0x3f5ff6, length = 0x000002

整個429總線加載Flash的算法庫將占據(jù)sector A段，將用戶可使用的flash大小進(jìn)行了壓縮，只有120 k，適用于用戶代碼不超過120 k的系統(tǒng)。

5 結(jié)論

本文從實(shí)際應(yīng)用需求角度出發(fā)，提出了一種基于429總線遠(yuǎn)程加載F2812 Flash的方法，并詳細(xì)闡述了軟件設(shè)計開發(fā)的流程，有效解決了軍用領(lǐng)域整機(jī)的需求，對其他類似系統(tǒng)的程序遠(yuǎn)程加載具有借鑒意義。

[1] 蘇奎峰，呂強(qiáng)，等. TMS320F281x DSP原理及C程序開發(fā)[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社，2008.

[2] TI. TMS320F281x Flash Programming API Revision Change[EB/OL]. www.ti.com.cn, 2005.