C54x系列DSP多目標板程序下載方案的實現

張 華

(武漢理工大學信息工程學院，湖北武漢 430070)

Texas Instruments(TI)公司生產的 C54x系列Digital Signal Processor(DSP)以其低價且高效的特點得到了廣泛應用。傳統的DSP程序開發流程是:使用仿真器對DSP目標板進行一對一程序調試，調試通過之后使用仿真器將自舉表下載到DSP外掛存儲器，使DSP脫機運行。在DSP多處理器協同工作的場合，如果使每塊DSP目標板分別通過一個仿真器連接電腦進行調試，就要添置與DSP目標板相同數目的電腦與仿真器，增加了開發成本。因此，低成本的DSP多目標板程序下載方案具有現實意義。

1 C54x系列DSP多目標板程序下載原理

多目標板程序下載方案利用了計算機資源豐富的USB口，在基于USB接口的單目標板程序下載方案基礎上實現。DSP多目標板程序下載方案如圖1所示。

圖1 DSP多目標板程序下載方案框圖

在圖1中，將需要同時調試的多塊DSP目標板通過DSP程序下載器連接起來，計算機再通過USB線連接各DSP程序下載器。加電初始化后，通過操作上位機的“下載軟件”，先給”DSP目標板1”下載;等其下載完畢，再給“DSP目標板2”下載;依次類推。所有DSP目標板程序下載完畢后，如果要單獨調試某一DSP目標板，再對其下載新的程序即可。

DSP程序下載器利用了C54x系列DSP具有的HPI Bootloaer功能接口進行設計［1］，具有連接計算機與DSP目標板的功能，如圖2所示。

圖2 DSP程序下載器框圖

為簡化通信協議，讓DSP程序下載器中的單片機只實現數據轉換功能，而計算機完成DSP自舉表加載功能。為方便DSP目標板的調試，本方案讓“下載軟件”一步到位完成如下功能:目標板復位、.out文件轉化成.hex目標格式文件、將.hex目標格式文件轉換成DSP自舉表、通過下載器對DSP目標板進行自舉表加載。使用者只需在DSP編譯平臺Code Composer Studio(CCS)中編譯DSP源程序，并操作“下載軟件”即可，如圖3所示。

圖3 DSP單目標板程序下載流程

2 計算機與單片機UART通信協議

如圖2所示，DSP的HPI接口有數據端和控制端兩種，而UART通信一般是8位的。所以要約定計算機與程序下載器中單片機的UART通信協議，以區分傳輸中的UART信號是控制命令還是數據。簡單通信協議為:“下載軟件”與單片機初始化后，計算機傳輸的UART信號，每3 Byte為一組;每一組第1 Byte代表控制命令，第2 Byte代表 HPI第1 Byte，第3 Byte代表HPI第2 Byte;單片機接收完3 Byte后，即對DSP進行一次HPI讀寫操作。

為防止計算機UART信號發送過快，而單片機接收不過來導致丟包現象，需要建立一種簡單的UART軟件握手協議［2］。計算機或單片機在發送完一幀UART數據后，都要在收到對方的UART信號后才發下一幀UART數據。對單片機來說，計算機發來的UART信號既是有效信號，也是確認信號;而對于計算機來說，只有計算機在進行“HPI讀取”操作時，單片機發來的UART信號才包含了有用信息，其他情況都僅當做確認信號。

計算機與程序下載器中單片機的UART通信協議如圖4所示。

圖4中“HPIC”代表計算機發給單片機的“HPI控制信號”數據;“HPID1”與“HPID2”分別代表計算機發給單片機的“HPI第一字節”數據與“HPI第二字節”數據;而“ACK”代表單片機發給計算機的“確認”數據。

圖4 計算機與單片機的UART通信協議

3 “下載軟件”程序設計

3.1 轉化hex目標格式文件

CCS提供了一個名為“hex500”的軟件，配合一定的計算機CMD命令，就可以將.out文件轉化成.hex目標格式文件［3］。

關于.hex目標格式的確定，依據如下:

(1)hex500需要確切的輸入文件名才能正常運行，為了兼顧命名多樣化的.out文件與“下載軟件”人機界面簡潔的操作，“下載軟件”在找到所需的.out文件后，統一復制成“asm.out”文件，同時讓hex500只對“asm.out”文件進行操作。

(2)單片機大多是8位，為兼容C5402等8位HPI接口的DSP，自舉表采用8位數據長度。

(3)目前單片機對DSP進行HPI BootLoader的成熟方案［4］皆生成 Intel MCS －86 目標格式文件［5］，為便于程序的快速移植，采用Intel MCS－86目標格式。

(4)為精簡“下載軟件”的人機交互界面，自舉表起始地址統一設為0x80，這一點在配置DSP工程的cmd文件中需要注意。

確定了目標格式之后，在“下載軟件”源程序中，采用如下代碼完成.out文件向.hex目標格式文件的轉化:system("hex500 asm.out－i－o asm.hex－e 0x80－romwidth 16")。

3.2 讀取hex目標格式文件并下載到DSP

Intel MCS－86目標格式［6］如圖5所示。

對比圖5，進行如下方式組織DSP自舉表:

(1)按字節讀取.hex目標格式文件，然后進行判斷，如果是代表十六進制數字的字符，則裝載進字符緩存，其他的不裝載。

(2)將字符緩存中的ASCII碼轉化成8位BCD碼，然后將8位BCD碼兩兩組合成整型數據，放進數據緩存。

(3)讀取數據緩存中第一字并判斷，如果為0則退出，否則作為數據長度;接下來的第二個字是自舉表寫入DSP的首地址;再接下來就是要寫入DSP相應地址的數據，省略了地址信息，默認是在首地址基礎上依次加1。

(4)最后將 0x0080寫入 DSP的 0x007f單元，DSP處理器收到此信號即開始脫機運行。

圖5 Intel MCS－86目標格式

4 “下載軟件”人機界面

運行名為“UART DSP ISP”的“下載軟件”，在“Comm Num”編輯框中輸入相應的串口號，再點擊“Comm Connect”按鈕以連接計算機與DSP目標板，如圖6所示。單擊“Select”按鍵，出現“打開”對話框，操作者只要選擇經過CCS編譯生成的.out文件即可，如圖7所示。

點擊“Load”下載程序到DSP目標板。此DSP程序下載器會在下載程序前給DSP目標板一個復位信號，因此不需要再手動復位DSP處理器。

若要觀察DSP處理器RAM中的數據，可在操作界面“Start Address”文字下面的編輯框內輸入十六進制的起始地址，“End Address”文字下面的編輯框內輸入十六進制的終止地址，再點擊“HPI Read”按鍵即可，相應的數據將會在“Receive”列表框內顯示。若要清除“Receive”列表框內的數據，只要單擊“Clear Edit Box”即可，如圖8所示。

在“Start Address”文字下面的編輯框內輸入十六進制的起始地址，在“Send”編輯框中輸入十六進制的數據，點擊“HPI write”按鍵，即可將“Send”編輯框中的數據寫進DSP，起始地址為“Start Address”文字下面編輯框中的數據，如圖9所示。

5 結束語

DSP多目標板程序下載方案已應用于某數碼鋼琴集體課組網的項目，節省了仿真器與電腦的使用，將開發成本降低了一半多。此方案也可以用于DSP單目標板程序下載，或者移植到采用單片機Bootloader方案的DSP板中去，為DSP初學者降低學習投資。

［1］ 劉曉杰，顧海軍，趙曉暉.基于 DSP主機接口的程序自舉設計與實現［J］.吉林大學學報:信息科學版，2007(1):6－11.

［2］ 趙忠彪，張元敏，高榮.握手式通信協議在遠程抄表系統中的應用［J］.繼電器，2008(4):76－78.

［3］ 陶銳，周學軍.數字信號處理器(DSP)自舉加載技術的應用［J］.電子測量技術，2006(6):67－69.

［4］ 曾浩，劉玲，曹海林.54xDSP的HPI自舉新方法［J］.實驗室研究與探索，2007(1):68－70.

［5］ 鄒翼，曾文海，陳續喜.基于TMS320VC5402 DSP的HPI方式自舉的設計與實現［J］.計算機系統應用，2009，18(3):152－155.

［6］ 劉益成.TMS320C54x DSP應用程序設計與開發［M］.北京:北京航空航天大學出版社，2002.