基于PCI總線的DSP6713在線燒寫方法研究

安景新，趙昶宇

（1.海軍駐天津八三五七所軍事代表室，天津 300308；2.天津津航計(jì)算技術(shù)研究所，天津 300308）

基于PCI總線的DSP6713在線燒寫方法研究

安景新1，趙昶宇2

（1.海軍駐天津八三五七所軍事代表室，天津 300308；2.天津津航計(jì)算技術(shù)研究所，天津 300308）

基于DSP的應(yīng)用程序的傳統(tǒng)升級(jí)方法是將控制器拆卸下來，然后利用仿真器和JTAG完成程序的燒寫工作，該方法既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。為了提高升級(jí)程序的效率，降低設(shè)備維護(hù)的成本，以DSP6713為例，提出了一種在線燒寫應(yīng)用程序的方法，闡述了在線燒寫的原理，介紹了上位機(jī)端軟件、DSP端軟件和bootloader程序的設(shè)計(jì)思想，為DSP技術(shù)開發(fā)和維護(hù)人員提供了一種方便、快捷的升級(jí)程序方法。

PCI總線；DSP6713；在線燒寫；bootloader

在線燒寫技術(shù)，即在應(yīng)用編程（IAP，In-Application Programming），是在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中的動(dòng)態(tài)編程，從系統(tǒng)中獲取新代碼并對(duì)自身進(jìn)行重新編程，用程序來改變程序的一種方法。該方法不需要借助外部手段，也不用進(jìn)行任何機(jī)械操作，即可完成程序執(zhí)行代碼的動(dòng)態(tài)修改。通常將芯片的內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)分為3個(gè)部分，即引導(dǎo)程序區(qū)、運(yùn)行程序區(qū)和下載區(qū)。芯片接收到下載命令后，進(jìn)入引導(dǎo)區(qū)運(yùn)行引導(dǎo)程序，在引導(dǎo)程序下將用戶應(yīng)用程序代碼內(nèi)容下載到下載區(qū)，下載完畢并校驗(yàn)通過后再將下載區(qū)的內(nèi)容復(fù)制到運(yùn)程程序區(qū)，運(yùn)行復(fù)位程序，完成Flash的在線燒寫。

本文以TMS320C6713浮點(diǎn)DSP為例，提出一種基于PCI總線的DSP在線燒寫的方法，避免了在升級(jí)程序時(shí)因拆卸控制器帶來的各種問題，降低了設(shè)備的維護(hù)成本。

1 TMS320C6713在線燒寫原理

TMS320C6713沒有自帶FLASH存儲(chǔ)器，應(yīng)用程序要燒寫到外擴(kuò)FLASH中，由外擴(kuò)FLASH引導(dǎo)自啟動(dòng)。由于FLASH讀取速度較RAM相對(duì)比較慢，因此，6713需要在上電復(fù)位后將FLASH中的應(yīng)用程序代碼引導(dǎo)到內(nèi)部RAM中運(yùn)行。

具體流程為： FLASH起始地址開始的1 Kbyte的內(nèi)容存放6713的啟動(dòng)程序bootloader；上電復(fù)位后，6713會(huì)由DMA或EDMA自動(dòng)將FLASH起始地址開始的1 Kbyte的內(nèi)容搬移到內(nèi)部RAM中，開始執(zhí)行bootloader程序。bootloader程序的功能是完成FLASH中應(yīng)用程序到6713內(nèi)部RAM的復(fù)制工作。當(dāng)復(fù)制工作完成后，6713會(huì)調(diào)用c_int00()復(fù)位中斷去執(zhí)行，開始執(zhí)行應(yīng)用程序，從而完成了6713的在線燒寫和自啟動(dòng)工作。

2 在線燒寫軟件設(shè)計(jì)

TMS320C6713的在線燒寫軟件部分主要是由上位機(jī)端軟件和DSP端軟件構(gòu)成。上位機(jī)端軟件主要完成讀取可執(zhí)行代碼文件，進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換后將該文件通過PCI總線發(fā)送給DSP端，等待DSP端的響應(yīng)；DSP端軟件主要接收上位機(jī)端軟件發(fā)送的可執(zhí)行代碼文件，并將該文件立即燒寫到FLASH中，完成燒寫過程。此外，DSP端還需實(shí)現(xiàn)bootloader程序的功能。

基于TMS320C6713開發(fā)的應(yīng)用程序經(jīng)過CCS編譯生成的目標(biāo)文件類型為.out文件，而TMS320C6713無法識(shí)別該文件類型，需要通過hex6x.exe工具將.out文件轉(zhuǎn)換成TMS320C6713可以識(shí)別的十六進(jìn)制文件類型.hex文件。

2.1 上位機(jī)端軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)端軟件首先讀取.hex文件，通過解析hex文件內(nèi)容，將其拆分為多條數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)。上位機(jī)端軟件與DSP端軟件通過PCI總線進(jìn)行通訊。

上位機(jī)端軟件向DSP端軟件發(fā)送的每幀數(shù)據(jù)都帶有校驗(yàn)和，當(dāng)DSP端程序接收到該幀數(shù)據(jù)后，通過校驗(yàn)和對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)。確認(rèn)完畢后，DSP端軟件將確認(rèn)幀發(fā)送給上位機(jī)端軟件，上位機(jī)端軟件收到DSP端發(fā)送的確認(rèn)幀后，再向DSP端軟件發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)；當(dāng)上位機(jī)軟件將全部數(shù)據(jù)都發(fā)送完畢后，上位機(jī)端軟件向DSP端軟件發(fā)送數(shù)據(jù)的總長度，DSP端軟件將該總長度與接收到的數(shù)據(jù)長度進(jìn)行比較，將結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)端軟件，完成整個(gè)數(shù)據(jù)的總校驗(yàn)。

2.2 DSP端軟件設(shè)計(jì)

為了保證接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，DSP端軟件在接收數(shù)據(jù)的過程中，不執(zhí)行對(duì)RAM或FLASH操作的相關(guān)代碼；同時(shí)，關(guān)閉其他的外部中斷，僅響應(yīng)PCI中斷，保證了數(shù)據(jù)接收的實(shí)時(shí)性。此外，DSP端軟件將接收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在外擴(kuò)的FLASH中，等到接收完全部數(shù)據(jù)后，再進(jìn)行程序的燒寫，防止在接收數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)意外，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)程序不能正常工作。

FLASH的燒寫工作也是DSP端軟件需要實(shí)現(xiàn)的重要功能。在擦除或讀寫FLASH之前，必須先執(zhí)行相應(yīng)的命令字序列，即在指定的FLASH地址處寫入指定的指令代碼。向FLASH的指定地址中寫入數(shù)據(jù)，需要4個(gè)總線周期。前兩個(gè)是解鎖周期，第三個(gè)是建立編程命令，最后一個(gè)周期完成向編程地址中寫入編程數(shù)據(jù)。

待寫入的數(shù)據(jù)為.hex文件內(nèi)容。

上位機(jī)端軟件和DSP端軟件的處理流程如圖1所示。

圖1 上位機(jī)端軟件和DSP端軟件的處理示意流程圖

2.3 bootloader程序設(shè)計(jì)

bootloader程序的主要功能是將應(yīng)用程序段從FLASH復(fù)制到DSP的內(nèi)部RAM中，再跳轉(zhuǎn)到程序的入口處開始執(zhí)行主程序。DSP上電復(fù)位后，DMA/EDMA自動(dòng)拷貝1 KB數(shù)據(jù)到地址0處，然后從0地址處開始執(zhí)行引導(dǎo)代碼指令。使用DMA/EDMA可以快速、靈活地實(shí)現(xiàn)DSP存儲(chǔ)空間內(nèi)數(shù)據(jù)的搬移。數(shù)據(jù)搬移的源/目的可以是片內(nèi)存儲(chǔ)器、片內(nèi)外設(shè)或外部器件。

bootloader的示例程序如下：

main()

{

init();//初始化DSP

init_DMA();初始化DMA

*(int*)DMA_OPT=0x29300001;//開始拷貝

while(!((*(int*)DMACIPR)&0x00000001));

*(int*)DMACIPR|=0x00000001;

asm(“NOP 8”);

asm(“MVK.s2 0x00003820，B0”);//跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序代碼

asm(“B.s2 B0”);

asm(“NOP 6”);

}

上述代碼中的0x00003820是DSP程序.map文件中的boot.obj地址。c_int00函數(shù)定義為程序代碼入口，c_int00函數(shù)在系統(tǒng)復(fù)位后首先被執(zhí)行，引導(dǎo)程序進(jìn)入main主程序。c_int00函數(shù)包含在boot.obj中，boot.obj鏈接在rt s6700.lib運(yùn)行支持庫內(nèi)。“MVK.s2 0x00003820，B0”可實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序代碼，開始執(zhí)行應(yīng)用程序。

3 6713在線燒寫的步驟

6713在線燒寫分為以下4個(gè)步驟：①利用CCS開發(fā)工具將要升級(jí)的應(yīng)用程序編譯生成.out文件，利用hex6x.exe工具將.out文件轉(zhuǎn)換成.hex文件；②利用DSP仿真器將DSP端軟件燒寫完畢，此時(shí)DSP具有在PCI總線下燒寫程序的功能；③利用上位機(jī)端軟件將被燒寫的應(yīng)用程序發(fā)送到DSP中；④DSP重新上電，即可自動(dòng)運(yùn)行新更新的應(yīng)用程序，完成DSP的在線程序燒寫。

4 結(jié)束語

本文研究的基于PCI總線的DSP6713在線燒寫方法和傳統(tǒng)的燒寫程序的方法相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，極大地降低了軟件維護(hù)人員的工作量，提高了軟件升級(jí)的質(zhì)量和效率。該方法已成功應(yīng)用到某型號(hào)DSP控制系統(tǒng)中，經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用證明，軟件燒寫過程快速、穩(wěn)定、可靠。

該技術(shù)的研究使DSP的程序的更新可以脫離仿真器，為程序的更新和程序的遠(yuǎn)程維護(hù)提供了方便，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

［1］劉德生，李杰.基于JTAG的DSP外部Flash在線編程與引導(dǎo)技術(shù)［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，2005（03）.

［2］李方慧.TMS320C6000系列DSPs芯片的原理與應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2000.

〔編輯：張思楠〕

TP368.1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.087

2095-6835（2017）13-0087-02