一種基于串口通信的DSP程序更新方法

曹丙虎　張建新

【摘 要】嵌入式設備裝入整機或系統后，拆卸進行軟件升級非常困難。本文以TMS320F2812為例，提出一種通過串口進行軟件更新的方法。借鑒sci-A更新方式，不需要更改相關硬件端口，通過默認內部flash啟動，借助F2812內部存儲及API函數完成更新操作。實驗證明，該方法燒寫效率高，準確穩定，操作簡單，能夠應用于嵌入式軟件的在線升級。

【關鍵字】串口通信;flash;API;在線更新

中圖分類號： TP332文獻標識碼： A 文章編號： 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，廣泛應用于工業控制等領域。軟件經常隨用戶需求更改進行更新，傳統更新方式需要拆除外殼連接JTAG仿真器進行，這種方法燒寫穩定，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，設備一般都會預留外部通信接口，因此我們選用常用的串口通過數據線對程序進行更新。

1 基本原理及操作流程

一般情況下DSP程序的燒寫是在CCS環境下通過JTAG仿真器連接設備和計算機實現的，這種方法雖然操作簡單穩定，但是受限于現場條件以及距離。假如DSP被裝入復雜的整機結構內，現場拆解困難，此時就無法通過傳統JTAG方式進行程序更新。DSP本身也提供了一種通過串口進行更新程序的方法，該方法需要配置相關管腳電平，選擇Boot Mode為SCI模式，然后配合相應軟件工具進行操作，這種方式對于硬件上事先未對端口做處理，無法配置電平信號的設備無法使用。

通過分析DSP的上電啟動過程發現可以在程序的啟動位置加入一段更新程序，用于實現FLSAH存儲內容的燒寫，來達到程序升級的目的。該方法不需要改變DSP的啟動方式，省去了管腳配置的麻煩，也不受復雜系統及環境的限制，可以簡單高效地完成程序的升級工作。更新程序通過傳統JTAG方式燒寫在指定FLASH空間，其他方式無法對其進行修改擦除，主要來時間與PC機輔助程序的串口通信握手，更新文件接收保存，調用Flash2812_API_V210函數對FLASH進行擦寫操作。

DSP上電啟動時，首先運行更新程序，程序啟動后稍加延時，等待與PC機通信握手，如果握手失敗程序跳轉至應用程序執行，握手成功則開始執行更新操作，接收PC機傳輸的更新文件后處理保存，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至應用程序啟動位置。該方法完整流程圖如圖1所示。

2 方法具體實現過程

該更新方法的實現需要完成應用程序文件準備，上位機輔助軟件設計，DSP更新程序設計，DSP應用程序針對性修改，接下來會針對每一部分的實現進行詳細的說明。

2.1 應用程序文件的準備

應用程序通過CCS編譯生成的目標文件（.out）不能直接用于燒寫FLASH，使用CCS自帶的工具hex2000.exe將.out文件轉換為.hex文件，hex文件為bin文件對應的字符文件，直接將hex文件發送給DSP，由DSP程序進行處理轉換成對應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，運行批處理文件生成hex文件。批處理文件內容如下：

2.2 PC輔助軟件設計

PC輔助軟件主要是為了保障更新文件的高效準確傳輸，主要功能為連接設備、加載文件、文件傳輸以及過程監控。連接設備實現與DSP設備的通信握手，使更新程序停留在更新功能。加載文件功能讀入hex文件內容，字符串形式按行保存在發送文件緩沖區。文件傳輸通過串口通信，將緩沖區內容逐行發送給DSP更新程序。過程監控實時接收DSP設備反饋內容，實時顯示當前文件傳輸、燒寫進程。

2.3 更新程序設計

更新程序可以實現程序文件的接收、處理及暫存，程序寫入對應FLASH，跳轉執行應用程序。更新程序經過初始化寫入后不可修改和擦除，因此需要分配獨立的存儲空間，我們選取了FLASHA用于程序文件及變量的存儲，FLASHB用于上電復位加載程序。這兩個區域在用于程序的空間分配中被排除，具體的CMD文件相關內容如下：

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

}

為了簡化開發過程，我們以Flash2812_API_V210的DEMO程序為基礎，進行功能完善，主要完成以下工作：

（1）SCI端口配置為串口，串口參數初始化配置，串口采用接收中斷接收PC發送的指令數據，對接收的數據進行校驗處理后暫存到RAM空間備用。

（2）程序上電啟動首先判斷PC機是否發送了更新指令，根據指令選擇等待接收文件或者跳轉執行應用程序，采用匯編語言asm（"LB 0x3DC000"）跳轉到指定地址，該地址為應用程序存放地址。

（3）文件接收完畢后調用Example_CallFlashAPI（）函數將文件寫入對應FLASH空間，該空間不能與更新程序定義的兩個扇區重疊，防止對更新程序造成修改。

（4）操作過程通過串口指令發送給PC程序，PC程序根據指令顯示當前狀態及進度。

2.4 應用程序修改

應用程序本身不需要進行修改，只對CMD文件配置進行修改，定義FLASH空間如下：

Flash_CTOH：origin=0x3DC000，length=0x018000

該段FLASH覆蓋C至H共6個扇區，可以滿足程序的存儲及加載需求，同時與更新程序使用的扇區不重合，操作不會影響更新程序，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）

}

代碼啟動位置存儲在BEGIN_Flash內，該值為.text分配存儲FLASH區域的起始地址，BEGIN_Flash內容連接JTAG仿真器燒寫程序時被寫入，本方法中寫入更新程序的代碼啟動地址。應用程序通過更新程序寫入對應區域，不包括BEGIN_Flash的寫入操作，本方法中可以忽略應用程序中相關內容，定義與更新程序相同即可。應用程序的啟動運行通過更新程序尾部的地址跳轉完成，不使用CMD文件中定義的代碼啟動。

3 結論

本文介紹的這種基于串口通信的DSP程序更新方法，可以在不拆解設備的情況下實現軟件的更新升級。經過實驗發現，由于程序文件需要事先通過串口通信發送至DSP，更新升級的時間要比JTAG口燒寫程序耗時略長。雖然耗時增加，但是相對于設備的拆解時間幾乎可以忽略不計，因此該方法可以克服困難環境，應用于嵌入式設備的軟件程序更新升級中。

【參考文獻】

[1]蘇奎峰，呂強，耿慶鋒，等.TMS320F2812原理與開發[M].北京，電子工業出版社，2005.

[2]李聲飛，代華山.基于串口通信的DSP程序動態加載技術[J].電訊技術，2011，5l（6）：121-124.

[3]汪晶晶，蘇建徽，孫佩石.基于串口通信的DSP應用程序在線升級方法[J].微型機與應用，2013，32（14）：15-17.