利用DSP器件TMS320F2812芯片對RS-232數(shù)據(jù)通信串口進行遠程升級

TMS320F2812（簡稱F2812）是TI公司推出的C2000系列性能最高的一款芯片，也是目前DSP領(lǐng)域最先進、功能最強大的32位定點DSP芯片。它既具有數(shù)字信號處理能力，又具有強大的事件管理能力和嵌入式控制功能，其片內(nèi)自帶了128 K字的Flash，可以將程序直接寫入片內(nèi)運行，開發(fā)和使用都非常方便。自推出以來，已被國內(nèi)的各行業(yè)的開發(fā)工程師用于開發(fā)各種先進的監(jiān)控產(chǎn)品。各種監(jiān)控產(chǎn)品在線運行時，難免會發(fā)現(xiàn)和需要處理各種意料不到的問題，有必要及時升級相應(yīng)的程序。F2812的程序通常需要專用的燒寫器和軟件才能寫入，但由于空間距離、時間、現(xiàn)場條件等多方面原因的限制，現(xiàn)場運行的設(shè)備很難在就地進行程序升級。因此，本文探討了如何利用設(shè)備現(xiàn)有的RS-232數(shù)據(jù)通信串口進行遠程的程序升級方法。

1、 設(shè)備硬件構(gòu)成

下面針對一臺現(xiàn)場在線運行的F2812監(jiān)控設(shè)備進行遠程程序升級。該設(shè)備通過RS-232串口和外掛的GPRS模塊與主站PC機可進行點對點通信，其硬件通信平臺的構(gòu)成如圖1所示。

各硬件模塊的主要功能：

①主站PC機，負責對遠程F2812監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)操作命令，收集實時數(shù)據(jù)等。

②GPRS通信模塊，通過RS-232接口分別與主站PC機和監(jiān)控系統(tǒng)連接，實現(xiàn)串口到Internet，遠程數(shù)據(jù)透明傳輸。

③F2812監(jiān)控系統(tǒng)負責執(zhí)行上位機的命令，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)、存儲并定時發(fā)送到上位PC機。F2812監(jiān)控電路板上外擴有128 K字的RAM存儲，用于存儲采集到的數(shù)據(jù)，以及進行程序升級時，存儲上位機傳送過來的升級程序數(shù)據(jù)，待數(shù)據(jù)傳送完成后，以數(shù)據(jù)塊的方式將升級程序?qū)懭隖lash內(nèi)，對程序進行燒寫固化。

程序的遠程升級方法主要用上位PC機，通過專用工具軟件，將升級程序數(shù)據(jù)分割發(fā)送，下位監(jiān)控系統(tǒng)收到程序數(shù)據(jù)后，先將數(shù)據(jù)放入內(nèi)存指定的區(qū)域，待到全部數(shù)據(jù)收集結(jié)束；同時進行CRC校驗，正確后，調(diào)用預(yù)先嵌入的Flash燒寫函數(shù)進行數(shù)據(jù)寫入，即可實現(xiàn)程序遠程升級功能。

2、 軟件設(shè)計方案

2．1 功能分塊

為了能夠順利實現(xiàn)程序遠程升級功能，在程序的設(shè)計編寫過程中，可將F2812監(jiān)控程序有計劃地分成幾個主要功能模塊：BIOS初始化模塊、基礎(chǔ)功能模塊、應(yīng)用程序模塊。各模塊的構(gòu)成和地址安排如表1所列。

DSP的監(jiān)控程序經(jīng)CCS開發(fā)系統(tǒng)編譯后，程序即生成一個*．out類型的COFF公共目標文件，公共目標格式文件對程序各模塊進行分段存放，主要有程序段（．text）、數(shù)據(jù)段（．data）、用戶自定義段（．Myprg）等，如程序未進行特別指定，編譯后的程序模塊會自動分配到公共目標格式文件的程序段（．text）內(nèi)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)程序可遠程升級功能，需要應(yīng)用程序模塊單獨映射到用戶自定義模塊內(nèi)，升級過程只需對用戶自定義模塊（．Mprg）所在的Flash地址區(qū)域進行擦寫即可，這樣還可確保監(jiān)控程序的基本功能不受Flash擦寫過程和擦寫失敗的影響，這也是程序能否實現(xiàn)遠程升級功能的關(guān)鍵。

為此，需在對F2812的監(jiān)控程序進行如下分段設(shè)計：

①在*．cmd文件的段地址映射內(nèi)增加一個用戶自定義段（．Myprg），將應(yīng)用程序模塊的映射地址與初始化模塊和基本功能模塊的映射地址分開如下（這樣便于Flash的程序在線升級時分塊寫入）：

經(jīng)過以上的程序分段和設(shè)定，使得程序編譯后，各功能函數(shù)分段清晰，為F2812監(jiān)控程序在線遠程寫入做好了準備。

2．2 Flash在線寫入

F2812的Flash數(shù)據(jù)寫入通常包括擦除、燒寫和校驗3個步驟：

①擦除就是將Flash內(nèi)的數(shù)據(jù)0位都變成1，經(jīng)過正確的擦除步驟后，F(xiàn)lash內(nèi)所有16位數(shù)據(jù)都變?yōu)?xFFFF。

②燒寫程序數(shù)據(jù)的過程就是將待寫入的數(shù)據(jù)中對應(yīng)為0位寫入，使得Flash中的相對應(yīng)位變?yōu)?，1對應(yīng)的位保持不變。

③校驗過程在燒寫結(jié)束后，是將燒寫入的數(shù)據(jù)讀出，并與原來的數(shù)據(jù)進行比較。全部正確，則數(shù)據(jù)寫入Flash完成；若校驗不正確，則必須重新擦除和寫入，5次校驗未能通過，數(shù)據(jù)燒寫失敗。

F2812的Flash燒寫與較早的C2000系列如F2407有所不同，程序的擦除、燒寫和校驗主要通過調(diào)用Flash_Erase（）、Flash_Program（）、Flash_Verify（）這3個函數(shù)來完成。這3個Flash的操作函數(shù)已封裝在TI公司開發(fā)的庫文件Flash2812_API_V210．lib內(nèi)，使用時只需在編譯時將該庫文件加入即可，非常方便使用者調(diào)用，具體的使用方法可參閱相關(guān)的參考資料。

需要注意的是，對Flash的所有操作函數(shù)都必須首先載入到具有0等待周期的RAM內(nèi)才能執(zhí)行，否則Flash的燒寫過程將會出錯。執(zhí)行在線寫入前，需要先調(diào)用函數(shù)Flash_MemCopy（），將Flash_Erase（）、Flash_Program（）、Flash_Verify（）這3個函數(shù)的執(zhí)行代碼調(diào)入F2812的RAM空間內(nèi)。Flash_MemCopy（）也是封裝在Flash2812_API_V210．lib庫文件內(nèi)的函數(shù)。

3、 程序遠程升級

程序的遠程升級功能就是通過升級應(yīng)用程序模塊的數(shù)內(nèi)容來實現(xiàn)的，其主要步驟如下：

首先，程序數(shù)據(jù)的提取。監(jiān)控程序原文件經(jīng)過CCS編譯后，生成*．OUT的公共目標格式COFF文件。通常用仿真器燒寫程序時，公共目標格式文件，即*．out文件，由CCS的Flash燒寫插件對其進行解讀，并將數(shù)據(jù)輸出到F2812內(nèi)進行燒寫。本文用C++Builder開發(fā)了一個專用工具軟件，根據(jù)公共目標格式文件的結(jié)構(gòu)，對*．OUT文件進行解讀，并提取出應(yīng)用程序模塊段（．MyPrg）內(nèi)的程序數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過GPRS通信模塊進行遠程傳送。其次，程序數(shù)據(jù)的分割。GPRS通信平臺要求每個數(shù)據(jù)包小于或等于256字節(jié)，因此，需要將提取到的程序數(shù)據(jù)進行分割，由專用工具軟件將應(yīng)用程序模塊分割為若干個196字節(jié)大小的數(shù)據(jù)包，根據(jù)通信協(xié)議與F2812監(jiān)控系統(tǒng)進行遠程通信。

最后，程序數(shù)據(jù)的寫入。程序數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS遠程通信接收完畢后，可向F2812監(jiān)控裝置發(fā)程序升級指令。根據(jù)預(yù)先分段設(shè)定，即調(diào)用Flash操作函數(shù)Flash_Erase（）、Flash_Program（）、Flash_Vetify（），將數(shù)據(jù)寫入用戶自定段．Myprg所在的地址區(qū)域，完成程序的遠程升級。

結(jié) 語

本文從工程的實際需要出發(fā)，分析和闡述了C2000系列的TMS320F2812程序遠程升級的步驟和方法，有效解決在線遠程運行系統(tǒng)的程序升級的難題，對其他類似系統(tǒng)的程序升級也具有借簽意義。

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