內部FLASH刷新的TMS32F2812離線升級方法

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(1.解放軍96610部隊，北京 100010；2.陸軍裝甲兵學院)

引 言

圖1 TMS320F2812內存映射圖

TMS320F2812作為TI公司推出的C2000系列DSP中性能最高的一款，工作時鐘頻率最高可達150 MHz，具有強大的數字信號處理和事件管理能力，其內部存儲包括SRAM和自帶的128 KB的FLASH，可以直接將程序寫入其中運行，因此開發和使用非常方便[1]。

芯片在使用時，經常會遇到程序升級的情況，TMS320F2812通常需要專用的燒寫器和軟件才能寫入，在程序調試過程可以使用該方法，但是當產品投入使用后，或者不具備使用燒寫器的條件，就需要一種離線的方法進行程序升級。

本文就TMS320F2812離線升級技術進行了探討，并提出了一種完備的設計方案，可作為該類型芯片的參考設計方案。

1 TMS320F2812存儲劃分及啟動過程

1.1 內部存儲單元劃分

TMS320F2812的內存映射如圖1所示，由26 KB的片上SRAM、256 KB的片上FLASH、片上OTP和片上BootRom組成。程序的代碼和數據可以在片上SRAM和片上FLASH中運行。

1.2 啟動模式簡介

TMS320F2812支持多種啟動模式，如FLASH引導裝載、SCI引導裝載、并行GPIO引導裝載、SPI引導裝載等，本文介紹的方法是在FLASH引導裝載下進行的，其啟動過程如下：

① 當XMP/MC為低電平時，TMS320F2812處于微計算機模式，此時向量表指向BootRoom；

② 到BootRoom的0x3F FC00處取出復位向量，跳轉到Boot函數，執行完后跳轉至0x3F 7FF6處，這個時候指令占據兩個字節，剛好在代碼模塊之前；

③ 取出跳轉指令，跳轉到自己的指定地址或者C初始化的入口_C_INT00(0x3F 6000)處；

④ 在C初始化的入口_C_INT00對一些變量、堆棧和寄存器進行必要的設置，該函數在C的庫函數內(RTS Library)；

⑤ 進入main函數。

從其啟動過程來看，要能順利進入主程序，必須要保證第③步的正確跳轉，由于InitBoot函數執行完后跳轉到0x3F 7FF6處(codestart處)，此位置剛好在128位(CSM)密碼位置之前兩個字節，因此必須在此處放置跳轉指令，TI給出的參考代碼“DSP281x_CodeStartBranch.asm”用于放置跳轉指令，該文件可在TI官網上下載。

1.3 TMS320F2812的內存及數據段的劃分

與其他DSP一樣，TMS320F2812也是依靠Memory和Section兩個偽指令來進行內存的劃分和段分配。MEMORY偽指令用來表示實際存在目標系統中的可以使用的存儲器范圍，在這里每個存儲器都有自己的名字、起始地址和長度。

SECTIONS偽指令是用來描述輸入端是如何組合到輸出端內的。這兩個偽指令都在每個工程的.cmd文件中應用，其中，.cmd文件一般包括兩個基本的段，初始化段和非初始化段。初始化段包括代碼和常數等必須在DSP上電之后有效的數。故初始化段必須保存在如片內FLASH等非遺失性存儲器中，非初始化段在程序運行過程中才向變量內寫數據，可以映射到易失性存儲器如RAM中。其中，與離線升級關系密切的是初始化段的數據，它包括的類型如表1所列。

表1 .cmd文件中主要的初始化段

續表1

實現DSP的離線升級，本質上可以通過更新FLASH中的初始化段數據進行。

2 TMS320F2812基于FLASH刷新進行離線升級的基本原理

2.1 TMS320F2812的FLASH操作

TMS320F2812的FLASH操作是通過調用其提供的庫文件實現的，當前最新的庫文件版本是Flash281x_API_V210.lib，其中定義了對FLASH進行擦除、寫入和驗證的函數：Flash_Erase、Flash_Program和Flash_Verify等函數，這些函數在應用時必須要將代碼搬移至SRAM中運行，具體方法可見官網的使用手冊，需要注意的是在應用時，該庫文件要和一些其他涉及到內存操作的函數(例如memcpy等)隔離在不同的RAM段中運行，否則容易出現操作錯誤。

2.2 目標文件轉換

DSP通過編譯器CCS編譯出后綴名為.out的文件，成為公共對象文件，包含了FLASH各段存放的數據。要實現TMS320F2812的更新，必須要將這些數據提取出來，這要借助TI公司提供的Hex2000.cmd工具，通過命令行調用或者批處理的方法來實現，下面介紹批處理方法。

① 編寫一個命令腳本文件，此處命名為Convert.cmd，在其中寫入如下命令：

-memwidth 16 %表示數據寬度為16，與TMS320F2812內部Flash的數據寬帶一致%

-a %表示生成文本格式數據，生成其他格式請見參考文獻[2]%

Test.out %此處寫入要轉換的對象%

-map Test.map %表示生成映射文件名稱%

ROMS{

DSP_CON: org = 0x3D8000, len = 0x01FFF8, romwidth = 16, files = {DSP_CON.dat}

} %表示從.out的地址0x3D8000開始轉換，長度為0x01FFF8，生成文件名為DSP_CON.txt %

② 編寫一個批處理文件，命名為Build.bat，其中寫入如下的命令：

（1）形態。36例周圍型小肺癌患者，在經過螺旋CT掃描后，其腫塊形態分為圓形（或類圓形）34例，其比例為94.44%，斑片形2例，其比例為5.56%。

[filepath]hex2000.exe Trans.cmd

其中,filepath為hex2000.exe存放的位置，建議該文件要與Convert.cmd、Build.bat，以及要轉換的目標文件Test.out放置在同一個文件夾下。

③ 雙擊運行批處理文件Build.bat，可看到在該文件夾下會生成兩個文件，一個為DSP_CON.dat，一個為Test.map，其中Test.map為映射文件，表明了每個存儲區的使用及分布情況；DSP_CON.dat為生成的轉換文件，表明了在每個地址處存儲的內容、文本格式。其內容如下：

圖2 轉換文件示意圖

其中，STX表示文件的起始，ETX表示文件的結束，$A3ec000及其后面的數據表示在地址0x3ec000之后要寫入的數據。

由于TMS320F2812的數據寬度是16位的，因此在此地址之后的數據依次為：0x0200、0x0100…，直至數據段結束。因此TMS320F2812離線升級的基本原理就是將轉換后的數據存放至指定地址的FLASH中去。

3 一種可靠的升級軟件架構設計

圖3 程序結構示意圖

由于FLASH本身的性質，TMS320F2812實現升級后，如果發生錯誤，仍需要通過升級進行更正，這就為DSP的軟件設計提出了一個要求，即升級后即使出錯，也不能影響器件原有的離線升級功能。因此在軟件設計時，升級功能和主功能要分開設置在不同的FLASH分區中，可采取如下的形式實現，如圖3所示。

啟動時首先進入升級程序，在升級程序中等待一段時間，如果在此時間內沒有接收到升級命令，再引導主程序運行。為安全可靠地應用，此處給出啟動流程圖如圖4所示。

圖4 啟動流程示意圖

具體實現時，將升級程序和主程序分別編寫，分別配置各自的.cmd文件，使兩個程序的代碼段和常數段分布在不同的存儲段內。例如在升級程序的UPDAT.cmd和主程序的MAIN.cmd文件中這三部分的配置如下：

UPDAT．cmd…．text：>FLASHEPAGE=0．const：>FLASHFPAGE=0．econst：>FLASHFPAGE=0…MAIN．cmd…．text：>FLASHBPAGE=0．const：>FLASHCPAGE=0．econst：>FLASHCPAGE=0…

此時，主程序的代碼段存放于FLASHB中，其地址為0x3F 4000，升級程序中要引導進入這個地址執行，可使用函數指針來實現，下面給出主要代碼：

#define Main_Func_Addr 0x3F4000 %定義了代碼起始地址為FLASHB

typedef void(*Pfunc)(void); %定義了指向函數的指針類型；

…

void main(){

…

Pfunc mainfunc; %定義了一個指向函數的指針

…

FA100_mainfunc = (void(*)(void))Main_Func_Addr;

%將指針指向該地址

mainfunc(); %引導啟動主程序

}

為實現可靠的升級，數據傳輸過程中的每一幀要有編號和校驗。將數據寫入TMS320F2812的FLASH后，使用Flash_Verify對每一次寫入的數據進行校驗。還要有主程序功能正常標識，表示主程序可用，每次升級前擦除此標識，正常升級后再置位此標識。每次開機啟動時引導主程序前，升級程序可判別此標識，確認是置位狀態再引導主程序。

另外還需要注意的是，如果使用TMS320F2182的CSM_PWL功能，要確保升級升序和主程序的密碼一致，否則會引起芯片FLASH閉鎖。

結 語

[1] TI.TMS320C281X DSP Data Manual, 2011.

[2] Texas Instruments Incorporated.TMS320C281X系列DSP指令和編程指南[M].1版.劉和平，等譯.北京：清華大學出版社，2005.

楊春曉(博士)、吳陟軒(碩士)，主要研究方向為通信與信息系統；陳頌(碩士)，主要研究方向為信息工程。