一種基于串口通信的DSP程序更新方法

曹丙虎　張建新

【摘 要】嵌入式設(shè)備裝入整機(jī)或系統(tǒng)后，拆卸進(jìn)行軟件升級(jí)非常困難。本文以TMS320F2812為例，提出一種通過串口進(jìn)行軟件更新的方法。借鑒sci-A更新方式，不需要更改相關(guān)硬件端口，通過默認(rèn)內(nèi)部flash啟動(dòng)，借助F2812內(nèi)部存儲(chǔ)及API函數(shù)完成更新操作。實(shí)驗(yàn)證明，該方法燒寫效率高，準(zhǔn)確穩(wěn)定，操作簡單，能夠應(yīng)用于嵌入式軟件的在線升級(jí)。

【關(guān)鍵字】串口通信;flash;API;在線更新

中圖分類號(hào)： TP332文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）34-0111-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.34.049

0 引言

TMS320F2812是美國德州儀器公司推出的一款高性能定點(diǎn)DSP，主頻150MHz，集成了128k的FLASH、18k的SARAM，以及豐富的外部接口，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制等領(lǐng)域。軟件經(jīng)常隨用戶需求更改進(jìn)行更新，傳統(tǒng)更新方式需要拆除外殼連接JTAG仿真器進(jìn)行，這種方法燒寫穩(wěn)定，但是操作繁雜。因此迫切需要一種簡單高效的程序更新方法，設(shè)備一般都會(huì)預(yù)留外部通信接口，因此我們選用常用的串口通過數(shù)據(jù)線對(duì)程序進(jìn)行更新。

1 基本原理及操作流程

一般情況下DSP程序的燒寫是在CCS環(huán)境下通過JTAG仿真器連接設(shè)備和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的，這種方法雖然操作簡單穩(wěn)定，但是受限于現(xiàn)場條件以及距離。假如DSP被裝入復(fù)雜的整機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)，現(xiàn)場拆解困難，此時(shí)就無法通過傳統(tǒng)JTAG方式進(jìn)行程序更新。DSP本身也提供了一種通過串口進(jìn)行更新程序的方法，該方法需要配置相關(guān)管腳電平，選擇Boot Mode為SCI模式，然后配合相應(yīng)軟件工具進(jìn)行操作，這種方式對(duì)于硬件上事先未對(duì)端口做處理，無法配置電平信號(hào)的設(shè)備無法使用。

通過分析DSP的上電啟動(dòng)過程發(fā)現(xiàn)可以在程序的啟動(dòng)位置加入一段更新程序，用于實(shí)現(xiàn)FLSAH存儲(chǔ)內(nèi)容的燒寫，來達(dá)到程序升級(jí)的目的。該方法不需要改變DSP的啟動(dòng)方式，省去了管腳配置的麻煩，也不受復(fù)雜系統(tǒng)及環(huán)境的限制，可以簡單高效地完成程序的升級(jí)工作。更新程序通過傳統(tǒng)JTAG方式燒寫在指定FLASH空間，其他方式無法對(duì)其進(jìn)行修改擦除，主要來時(shí)間與PC機(jī)輔助程序的串口通信握手，更新文件接收保存，調(diào)用Flash2812_API_V210函數(shù)對(duì)FLASH進(jìn)行擦寫操作。

DSP上電啟動(dòng)時(shí)，首先運(yùn)行更新程序，程序啟動(dòng)后稍加延時(shí)，等待與PC機(jī)通信握手，如果握手失敗程序跳轉(zhuǎn)至應(yīng)用程序執(zhí)行，握手成功則開始執(zhí)行更新操作，接收PC機(jī)傳輸?shù)母挛募筇幚肀４?，完成接收后將完整文件寫入指定FLASH空間，燒寫操作完成程序跳轉(zhuǎn)至應(yīng)用程序啟動(dòng)位置。該方法完整流程圖如圖1所示。

2 方法具體實(shí)現(xiàn)過程

該更新方法的實(shí)現(xiàn)需要完成應(yīng)用程序文件準(zhǔn)備，上位機(jī)輔助軟件設(shè)計(jì)，DSP更新程序設(shè)計(jì)，DSP應(yīng)用程序針對(duì)性修改，接下來會(huì)針對(duì)每一部分的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的說明。

2.1 應(yīng)用程序文件的準(zhǔn)備

應(yīng)用程序通過CCS編譯生成的目標(biāo)文件（.out）不能直接用于燒寫FLASH，使用CCS自帶的工具h(yuǎn)ex2000.exe將.out文件轉(zhuǎn)換為.hex文件，hex文件為bin文件對(duì)應(yīng)的字符文件，直接將hex文件發(fā)送給DSP，由DSP程序進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)bin文件并保存到RAM空間。為了提高工作效率，本文將hex2000.exe和out文件放在同一目錄c：＼hex下，并編寫批處理文件保存在該目錄，運(yùn)行批處理文件生成hex文件。批處理文件內(nèi)容如下：

2.2 PC輔助軟件設(shè)計(jì)

PC輔助軟件主要是為了保障更新文件的高效準(zhǔn)確傳輸，主要功能為連接設(shè)備、加載文件、文件傳輸以及過程監(jiān)控。連接設(shè)備實(shí)現(xiàn)與DSP設(shè)備的通信握手，使更新程序停留在更新功能。加載文件功能讀入hex文件內(nèi)容，字符串形式按行保存在發(fā)送文件緩沖區(qū)。文件傳輸通過串口通信，將緩沖區(qū)內(nèi)容逐行發(fā)送給DSP更新程序。過程監(jiān)控實(shí)時(shí)接收DSP設(shè)備反饋內(nèi)容，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前文件傳輸、燒寫進(jìn)程。

2.3 更新程序設(shè)計(jì)

更新程序可以實(shí)現(xiàn)程序文件的接收、處理及暫存，程序?qū)懭雽?duì)應(yīng)FLASH，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行應(yīng)用程序。更新程序經(jīng)過初始化寫入后不可修改和擦除，因此需要分配獨(dú)立的存儲(chǔ)空間，我們選取了FLASHA用于程序文件及變量的存儲(chǔ)，F(xiàn)LASHB用于上電復(fù)位加載程序。這兩個(gè)區(qū)域在用于程序的空間分配中被排除，具體的CMD文件相關(guān)內(nèi)容如下：

SECTIONS

{

Flash28_API：

{

-lFlash2812_API_V210.lib（.econst）

-lFlash2812_API_V210.lib（.text）

} ? ? ? ? ? ? ? ? ? LOAD = FLASHB，

RUN = RAML0，

LOAD_START（_Flash28_API_LoadStart），

LOAD_END（_Flash28_API_LoadEnd），

RUN_START（_Flash28_API_RunStart），

PAGE = 0

.text ? ? ? ? ? ? ? ： > FLASHA ? ? ?PAGE = 0

ramfuncs ? ? ? ? ? ?： LOAD = FLASHB，

RUN = RAML0，

LOAD_START（_RamfuncsLoadStart），

LOAD_END（_RamfuncsLoadEnd），

RUN_START（_RamfuncsRunStart），

PAGE = 0

}

為了簡化開發(fā)過程，我們以Flash2812_API_V210的DEMO程序?yàn)榛A(chǔ)，進(jìn)行功能完善，主要完成以下工作：

（1）SCI端口配置為串口，串口參數(shù)初始化配置，串口采用接收中斷接收PC發(fā)送的指令數(shù)據(jù)，對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)處理后暫存到RAM空間備用。

（2）程序上電啟動(dòng)首先判斷PC機(jī)是否發(fā)送了更新指令，根據(jù)指令選擇等待接收文件或者跳轉(zhuǎn)執(zhí)行應(yīng)用程序，采用匯編語言asm（"LB 0x3DC000"）跳轉(zhuǎn)到指定地址，該地址為應(yīng)用程序存放地址。

（3）文件接收完畢后調(diào)用Example_CallFlashAPI（）函數(shù)將文件寫入對(duì)應(yīng)FLASH空間，該空間不能與更新程序定義的兩個(gè)扇區(qū)重疊，防止對(duì)更新程序造成修改。

（4）操作過程通過串口指令發(fā)送給PC程序，PC程序根據(jù)指令顯示當(dāng)前狀態(tài)及進(jìn)度。

2.4 應(yīng)用程序修改

應(yīng)用程序本身不需要進(jìn)行修改，只對(duì)CMD文件配置進(jìn)行修改，定義FLASH空間如下：

Flash_CTOH：origin=0x3DC000，length=0x018000

該段FLASH覆蓋C至H共6個(gè)扇區(qū)，可以滿足程序的存儲(chǔ)及加載需求，同時(shí)與更新程序使用的扇區(qū)不重合，操作不會(huì)影響更新程序，具體涉及的使用分配如下：

SECTIONS

{

.text ? ? ? ? ? ?： > Flash_CTOH， ? ? ?PAGE = 0

ramfuncs ? ? ? ? ： LOAD = Flash_CTOH， PAGE = 0

RUN = Z2SARAM1， ? PAGE = 0

LOAD_START（_RamfuncsLoadStart），

LOAD_END（_RamfuncsLoadEnd），

RUN_START（_RamfuncsRunStart）

}

代碼啟動(dòng)位置存儲(chǔ)在BEGIN_Flash內(nèi)，該值為.text分配存儲(chǔ)FLASH區(qū)域的起始地址，BEGIN_Flash內(nèi)容連接JTAG仿真器燒寫程序時(shí)被寫入，本方法中寫入更新程序的代碼啟動(dòng)地址。應(yīng)用程序通過更新程序?qū)懭雽?duì)應(yīng)區(qū)域，不包括BEGIN_Flash的寫入操作，本方法中可以忽略應(yīng)用程序中相關(guān)內(nèi)容，定義與更新程序相同即可。應(yīng)用程序的啟動(dòng)運(yùn)行通過更新程序尾部的地址跳轉(zhuǎn)完成，不使用CMD文件中定義的代碼啟動(dòng)。

3 結(jié)論

本文介紹的這種基于串口通信的DSP程序更新方法，可以在不拆解設(shè)備的情況下實(shí)現(xiàn)軟件的更新升級(jí)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于程序文件需要事先通過串口通信發(fā)送至DSP，更新升級(jí)的時(shí)間要比JTAG口燒寫程序耗時(shí)略長。雖然耗時(shí)增加，但是相對(duì)于設(shè)備的拆解時(shí)間幾乎可以忽略不計(jì)，因此該方法可以克服困難環(huán)境，應(yīng)用于嵌入式設(shè)備的軟件程序更新升級(jí)中。

【參考文獻(xiàn)】

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