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(1.解放軍96610部隊(duì)，北京 100010；2.陸軍裝甲兵學(xué)院)

引 言

圖1 TMS320F2812內(nèi)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(shí)鐘頻率最高可達(dá)150 MHz，具有強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理和事件管理能力，其內(nèi)部存儲(chǔ)包括SRAM和自帶的128 KB的FLASH，可以直接將程序?qū)懭肫渲羞\(yùn)行，因此開發(fā)和使用非常方便[1]。

芯片在使用時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到程序升級(jí)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(diào)試過程可以使用該方法，但是當(dāng)產(chǎn)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(jìn)行程序升級(jí)。

本文就TMS320F2812離線升級(jí)技術(shù)進(jìn)行了探討，并提出了一種完備的設(shè)計(jì)方案，可作為該類型芯片的參考設(shè)計(jì)方案。

1 TMS320F2812存儲(chǔ)劃分及啟動(dòng)過程

1.1 內(nèi)部存儲(chǔ)單元?jiǎng)澐?/h3>

TMS320F2812的內(nèi)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(shù)據(jù)可以在片上SRAM和片上FLASH中運(yùn)行。

1.2 啟動(dòng)模式簡(jiǎn)介

TMS320F2812支持多種啟動(dòng)模式，如FLASH引導(dǎo)裝載、SCI引導(dǎo)裝載、并行GPIO引導(dǎo)裝載、SPI引導(dǎo)裝載等，本文介紹的方法是在FLASH引導(dǎo)裝載下進(jìn)行的，其啟動(dòng)過程如下：

① 當(dāng)XMP/MC為低電平時(shí)，TMS320F2812處于微計(jì)算機(jī)模式，此時(shí)向量表指向BootRoom；

② 到BootRoom的0x3F FC00處取出復(fù)位向量，跳轉(zhuǎn)到Boot函數(shù)，執(zhí)行完后跳轉(zhuǎn)至0x3F 7FF6處，這個(gè)時(shí)候指令占據(jù)兩個(gè)字節(jié)，剛好在代碼模塊之前；

③ 取出跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)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(duì)一些變量、堆棧和寄存器進(jìn)行必要的設(shè)置，該函數(shù)在C的庫函數(shù)內(nèi)(RTS Library)；

⑤ 進(jìn)入main函數(shù)。

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

1.3 TMS320F2812的內(nèi)存及數(shù)據(jù)段的劃分

與其他DSP一樣，TMS320F2812也是依靠Memory和Section兩個(gè)偽指令來進(jìn)行內(nèi)存的劃分和段分配。MEMORY偽指令用來表示實(shí)際存在目標(biāo)系統(tǒng)中的可以使用的存儲(chǔ)器范圍，在這里每個(gè)存儲(chǔ)器都有自己的名字、起始地址和長(zhǎng)度。

SECTIONS偽指令是用來描述輸入端是如何組合到輸出端內(nèi)的。這兩個(gè)偽指令都在每個(gè)工程的.cmd文件中應(yīng)用，其中，.cmd文件一般包括兩個(gè)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(shù)等必須在DSP上電之后有效的數(shù)。故初始化段必須保存在如片內(nèi)FLASH等非遺失性存儲(chǔ)器中，非初始化段在程序運(yùn)行過程中才向變量?jī)?nèi)寫數(shù)據(jù)，可以映射到易失性存儲(chǔ)器如RAM中。其中，與離線升級(jí)關(guān)系密切的是初始化段的數(shù)據(jù)，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(xù)表1

實(shí)現(xiàn)DSP的離線升級(jí)，本質(zhì)上可以通過更新FLASH中的初始化段數(shù)據(jù)進(jìn)行。

2 TMS320F2812基于FLASH刷新進(jìn)行離線升級(jí)的基本原理

2.1 TMS320F2812的FLASH操作

TMS320F2812的FLASH操作是通過調(diào)用其提供的庫文件實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)前最新的庫文件版本是Flash281x_API_V210.lib，其中定義了對(duì)FLASH進(jìn)行擦除、寫入和驗(yàn)證的函數(shù)：Flash_Erase、Flash_Program和Flash_Verify等函數(shù)，這些函數(shù)在應(yīng)用時(shí)必須要將代碼搬移至SRAM中運(yùn)行，具體方法可見官網(wǎng)的使用手冊(cè)，需要注意的是在應(yīng)用時(shí)，該庫文件要和一些其他涉及到內(nèi)存操作的函數(shù)(例如memcpy等)隔離在不同的RAM段中運(yùn)行，否則容易出現(xiàn)操作錯(cuò)誤。

2.2 目標(biāo)文件轉(zhuǎn)換

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

① 編寫一個(gè)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(shù)據(jù)寬度為16，與TMS320F2812內(nèi)部Flash的數(shù)據(jù)寬帶一致%

-a %表示生成文本格式數(shù)據(jù)，生成其他格式請(qǐng)見參考文獻(xiàn)[2]%

Test.out %此處寫入要轉(zhuǎn)換的對(duì)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(zhuǎn)換，長(zhǎng)度為0x01FFF8，生成文件名為DSP_CON.txt %

② 編寫一個(gè)批處理文件，命名為Build.bat，其中寫入如下的命令：

（1）形態(tài)。36例周圍型小肺癌患者，在經(jīng)過螺旋CT掃描后，其腫塊形態(tài)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(zhuǎn)換的目標(biāo)文件Test.out放置在同一個(gè)文件夾下。

③ 雙擊運(yùn)行批處理文件Build.bat，可看到在該文件夾下會(huì)生成兩個(gè)文件，一個(gè)為DSP_CON.dat，一個(gè)為Test.map，其中Test.map為映射文件，表明了每個(gè)存儲(chǔ)區(qū)的使用及分布情況；DSP_CON.dat為生成的轉(zhuǎn)換文件，表明了在每個(gè)地址處存儲(chǔ)的內(nèi)容、文本格式。其內(nèi)容如下：

圖2 轉(zhuǎn)換文件示意圖

其中，STX表示文件的起始，ETX表示文件的結(jié)束，$A3ec000及其后面的數(shù)據(jù)表示在地址0x3ec000之后要寫入的數(shù)據(jù)。

由于TMS320F2812的數(shù)據(jù)寬度是16位的，因此在此地址之后的數(shù)據(jù)依次為：0x0200、0x0100…，直至數(shù)據(jù)段結(jié)束。因此TMS320F2812離線升級(jí)的基本原理就是將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存放至指定地址的FLASH中去。

3 一種可靠的升級(jí)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

圖3 程序結(jié)構(gòu)示意圖

由于FLASH本身的性質(zhì)，TMS320F2812實(shí)現(xiàn)升級(jí)后，如果發(fā)生錯(cuò)誤，仍需要通過升級(jí)進(jìn)行更正，這就為DSP的軟件設(shè)計(jì)提出了一個(gè)要求，即升級(jí)后即使出錯(cuò)，也不能影響器件原有的離線升級(jí)功能。因此在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，升級(jí)功能和主功能要分開設(shè)置在不同的FLASH分區(qū)中，可采取如下的形式實(shí)現(xiàn)，如圖3所示。

啟動(dòng)時(shí)首先進(jìn)入升級(jí)程序，在升級(jí)程序中等待一段時(shí)間，如果在此時(shí)間內(nèi)沒有接收到升級(jí)命令，再引導(dǎo)主程序運(yùn)行。為安全可靠地應(yīng)用，此處給出啟動(dòng)流程圖如圖4所示。

圖4 啟動(dòng)流程示意圖

具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，將升級(jí)程序和主程序分別編寫，分別配置各自的.cmd文件，使兩個(gè)程序的代碼段和常數(shù)段分布在不同的存儲(chǔ)段內(nèi)。例如在升級(jí)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(shí)，主程序的代碼段存放于FLASHB中，其地址為0x3F 4000，升級(jí)程序中要引導(dǎo)進(jìn)入這個(gè)地址執(zhí)行，可使用函數(shù)指針來實(shí)現(xiàn)，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(shù)的指針類型；

…

void main(){

…

Pfunc mainfunc; %定義了一個(gè)指向函數(shù)的指針

…

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

%將指針指向該地址

mainfunc(); %引導(dǎo)啟動(dòng)主程序

}

為實(shí)現(xiàn)可靠的升級(jí)，數(shù)據(jù)傳輸過程中的每一幀要有編號(hào)和校驗(yàn)。將數(shù)據(jù)寫入TMS320F2812的FLASH后，使用Flash_Verify對(duì)每一次寫入的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。還要有主程序功能正常標(biāo)識(shí)，表示主程序可用，每次升級(jí)前擦除此標(biāo)識(shí)，正常升級(jí)后再置位此標(biāo)識(shí)。每次開機(jī)啟動(dòng)時(shí)引導(dǎo)主程序前，升級(jí)程序可判別此標(biāo)識(shí)，確認(rèn)是置位狀態(tài)再引導(dǎo)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(jí)升序和主程序的密碼一致，否則會(huì)引起芯片F(xiàn)LASH閉鎖。

結(jié) 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(xué)出版社，2005.

楊春曉(博士)、吳陟軒(碩士)，主要研究方向?yàn)橥ㄐ排c信息系統(tǒng)；陳頌(碩士)，主要研究方向?yàn)樾畔⒐こ獭?/p>