馮錦

關(guān)鍵詞：DSP在線升級(jí)；軟硬件設(shè)計(jì)；串口通信；升級(jí)方案優(yōu)化

研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）實(shí)踐效用較強(qiáng)，應(yīng)用該處理器可借助合理的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的處理、篩選，以及實(shí)時(shí)高速解算，從而提高信息處理效率。第一代DSP芯片TMS32010的問世．推動(dòng)了相關(guān)行業(yè)發(fā)展。由于其價(jià)格低廉，在實(shí)踐過程中簡單易用故備受追捧。將數(shù)字信號(hào)處理器（ DSP）與通用微處理器相比（同等工作頻率的）可以發(fā)現(xiàn)，其處理能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波等微弱信息的實(shí)日寸智能處理。在DSP應(yīng)用中，其在線升級(jí)技術(shù)難度大，為保障有效的DSP處理能力，經(jīng)試驗(yàn)論證，可借助串口通信的功能，降低在線升級(jí)的難度，以保障理想的處理效率。

1基于串口通信的DSP運(yùn)行原理

我國的DSP研發(fā)雖然時(shí)間短，但成效顯著。研究表明，基于串口通信的DSP在線升級(jí)是一種有效的嘗試，其原理容易理解。其主要憑借CAN等串口，加入二次引導(dǎo)機(jī)制，通過合理的方式完成DSP終端點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的在線升級(jí)，從而消除程序漏洞，高質(zhì)量滿足用戶需求，提高嵌入式設(shè)備升級(jí)的可行性。傳統(tǒng)的在線升級(jí)技術(shù)存在缺陷，升級(jí)文件在使用中會(huì)存在丟包等問題，從而提高了升級(jí)失敗的概率。為解決這一問題，經(jīng)研究提出基于CAN總線的高質(zhì)量升級(jí)技術(shù)，這種多DSP智能節(jié)點(diǎn)的升級(jí)手段可保障升級(jí)的效率，實(shí)現(xiàn)DSP功能最大化。該方法基于CAN總線，利用多節(jié)點(diǎn)自主匹配，以完成相關(guān)信息的識(shí)別，并在此基礎(chǔ)上處理升級(jí)信息[1]。該方法具有擴(kuò)展性，可適用于各類工程項(xiàng)目，具有安全穩(wěn)定性高且便于控制的優(yōu)點(diǎn)。

2軟設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1總體設(shè)計(jì)思路

在具體實(shí)踐中采用的是通過CAN總線優(yōu)化的方式，合理化打造一種多智能節(jié)點(diǎn)集成狀態(tài)，并在此狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)軟件升級(jí)，并借助智能節(jié)點(diǎn)的識(shí)別，保障軟件使用的合理性。其主要思想非常明確，是在分組件狀態(tài)下結(jié)合系統(tǒng)操作形態(tài)和技術(shù)參數(shù)，為每個(gè)智能節(jié)點(diǎn)提供工作路徑，使其有明確的標(biāo)識(shí)信息[2]。事實(shí)表明，若要實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)，實(shí)現(xiàn)DSP功能最大化，則應(yīng)進(jìn)行BOOT引腳配置，以保障DSP運(yùn)行效果理想，具體如表1所列。

系統(tǒng)在運(yùn)行中，需依托技術(shù)手段，發(fā)揮所有智能節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建的價(jià)值，保障DSP功能最大化，使其擁有穩(wěn)定的運(yùn)行效率，并可持續(xù)引導(dǎo)程序數(shù)據(jù)包運(yùn)動(dòng)，滿足實(shí)際加載需求，進(jìn)而在為后續(xù)的DSP節(jié)點(diǎn)運(yùn)行提供保障、引導(dǎo)程序的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的校驗(yàn)及燒寫。需要注意的是，其余匹配失敗的DSP將在技術(shù)指引下退出引導(dǎo)程序，在理想化的流程中等待下電。研究發(fā)現(xiàn)，由于引導(dǎo)程序較為特殊，僅貯存并運(yùn)行于RAM上，基于此，在DSP重新上電后，可以完全忽略引導(dǎo)程序的影響（這里特指對(duì)原有程序的影響）[3]，從而提高升級(jí)操作的針對(duì)性，僅對(duì)指定節(jié)點(diǎn)進(jìn)行升級(jí)，以實(shí)現(xiàn)升級(jí)目標(biāo)且不會(huì)影響其他DSP節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的效果。

2.2通信協(xié)議的選擇

以往采用的方法是優(yōu)化系統(tǒng)升級(jí)環(huán)境，并在CCS環(huán)境下借助相關(guān)的接口操作，輔助Flash加快對(duì)DSP的軟件更新。但實(shí)踐表明，這種基于JTAG接口的升級(jí)改造方案，會(huì)限制空間的傳輸距離。與此同時(shí)，對(duì)于嵌入式設(shè)備來說，單純使用JTAG接口操作不便，因?yàn)镴TAG接口結(jié)構(gòu)的特性，需將其隱藏于設(shè)備內(nèi)部，若要實(shí)施升級(jí)操作，則需將設(shè)備拆裝，相對(duì)麻煩。

針對(duì)以上不足，設(shè)計(jì)了基于CAN通信總線，并結(jié)合ARM作為升級(jí)主控節(jié)點(diǎn)的升級(jí)方法，利用連接器配置文件（DSP控制器的）和精簡的Ymodem協(xié)議，實(shí)現(xiàn)DSP在線升級(jí)。最終的結(jié)果表明，該方案極為可行，實(shí)踐過程簡單，整體的升級(jí)速度快，并且升級(jí)后的DSP穩(wěn)定性高。借助外部通信接口便可實(shí)現(xiàn)對(duì)編程文件的綜合處理，其中包括接收、差錯(cuò)校驗(yàn)以及執(zhí)行更新等，若接收狀態(tài)并不理想，則會(huì)按照流程重新升級(jí)，以確保CAN通信總線發(fā)揮作用。由此可見，本次升級(jí)方案比較理想，具有參考意義。

2.3應(yīng)答式通信功能

現(xiàn)實(shí)中，為有效防止傳輸階段的參數(shù)泄漏，出現(xiàn)丟包、錯(cuò)包現(xiàn)象，在本次升級(jí)方案改造中，先后設(shè)置了3種數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)傳輸過程根據(jù)數(shù)據(jù)幀不同的功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，以確保升級(jí)數(shù)據(jù)包的完整性[4]。

數(shù)據(jù)幀按照用途可分為LIVE幀（具體應(yīng)用中，用于確認(rèn)發(fā)送端的連接狀態(tài)，確保其和接收端連接成功，打通數(shù)據(jù)傳輸通道）、UPDA幀（應(yīng)用過程中，用于將待燒寫程序按科學(xué)的比例切割，同時(shí)重新科學(xué)組包，保障數(shù)據(jù)傳輸品質(zhì)）、UPOK幀（核心任務(wù)是確保良好的接收狀態(tài)。整個(gè)過程中，若接收完整則意味著可執(zhí)行下個(gè)指令，開始對(duì)內(nèi)容擦除和燒寫，若接收狀態(tài)并不理想，未通過完整性檢驗(yàn)，則原理上不可進(jìn)行Flash操作，需要按照流程重新升級(jí)）。

2.4數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)功能

在本次系統(tǒng)優(yōu)化中，因?yàn)樯?jí)文件被分解傳輸，所以若要實(shí)現(xiàn)無誤的傳輸，則需輔助二次引導(dǎo)機(jī)制，并進(jìn)行完整性檢驗(yàn)[5]。檢驗(yàn)的對(duì)象有：第1級(jí)對(duì)hex文件進(jìn)行校驗(yàn)，以確保該文件的完整性，同時(shí)將校驗(yàn)結(jié)果附加到傳輸文件中；第2級(jí)對(duì)幀數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，以確保每一包數(shù)據(jù)傳遞含義的正確性。實(shí)踐表明，二級(jí)校驗(yàn)機(jī)制較關(guān)鍵，可有效避免升級(jí)文件不完整，數(shù)據(jù)包丟失等問題，從而避免錯(cuò)誤數(shù)據(jù)在沒有糾正的情況下燒寫入Flash中。

3硬件升級(jí)設(shè)計(jì)

3.1Flash分塊設(shè)計(jì)

DSP核復(fù)位后可啟動(dòng)DSP，使其通過自身的CAN總線讀取1KB的數(shù)據(jù)，并將讀取結(jié)果存人內(nèi)部SRAM?，F(xiàn)實(shí)中，芯片固化自動(dòng)讀取過程是分析的重點(diǎn)，由于其過程較為復(fù)雜，需綜合考慮多個(gè)因素，整個(gè)過程在學(xué)術(shù)界稱為一級(jí)Bootloader。研究表明，一級(jí)Bootloader所讀取的數(shù)據(jù)功能性較強(qiáng)，在應(yīng)用階段主要用于二級(jí)Bootloader程序的實(shí)現(xiàn)，屬于程序運(yùn)行的基礎(chǔ)。

3.2核間通信設(shè)計(jì)

在具體實(shí)踐中，為實(shí)現(xiàn)通信接口的復(fù)用，需打造核間互聯(lián)方式。在整個(gè)結(jié)果中以DSP1#為主，其他的屬于輔助DSP。DSP1#負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)接上位機(jī)接口的功能，接收到升級(jí)文件后，會(huì)將文件分發(fā)給其他核，通過不同核的相互作用，實(shí)現(xiàn)有效數(shù)據(jù)的傳輸，最終完成升級(jí)任務(wù)。

4某工程中DSP在線升級(jí)方案實(shí)踐

4.1引導(dǎo)程序設(shè)定

引導(dǎo)程序功能顯著，在實(shí)際操作中主要用于指定DSP實(shí)施有效的智能節(jié)點(diǎn)匹配，并在此基礎(chǔ)上和應(yīng)用程序數(shù)據(jù)包進(jìn)行完整性的交互，以避免數(shù)據(jù)包內(nèi)容丟失。結(jié)合表的BOOT引腳布置方案，在開始上電后可以保障智能節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，使其均進(jìn)入CAN-Bootloader控制體系中，此時(shí)發(fā)送引導(dǎo)程序數(shù)據(jù)包，并將其貯存在RAM中。具體如圖1所示。

4.2上位機(jī)軟件

上位機(jī)軟件至關(guān)重要，主要負(fù)責(zé)引導(dǎo)程序交互的工作，在實(shí)踐中需借助程序數(shù)據(jù)包的發(fā)送，實(shí)現(xiàn)以下功能。（1）確保程序安全加載。該功能為后續(xù)工作提供了保障，是重要的技術(shù)關(guān)口。（2）發(fā)揮節(jié)點(diǎn)匹配功能。在引導(dǎo)發(fā)送信息后，需將智能節(jié)點(diǎn)回送的數(shù)據(jù)，也就是匹配結(jié)果，完整地傳遞給操作人員，以保障軟件在線升級(jí)流程的順暢。

4.3升級(jí)結(jié)果驗(yàn)證

使用JTAG連接DSP后，可精準(zhǔn)讀取Flash內(nèi)存地址，同時(shí)解析數(shù)據(jù)包。并且在實(shí)操中，控制系統(tǒng)集成后DSP智能節(jié)點(diǎn)優(yōu)勢顯著，各組件功能穩(wěn)定，DSP運(yùn)轉(zhuǎn)效率高，上電運(yùn)行正常，表明此次升級(jí)方案有效。

5結(jié)束語

本文闡述了一種基于CAN協(xié)議實(shí)現(xiàn)多DSP智能節(jié)點(diǎn)軟件升級(jí)的技術(shù)方案。該方法實(shí)踐可行性較高，通過在線升級(jí)方法的優(yōu)化，可完成DSP功能的強(qiáng)化，具有操作方法簡單，實(shí)際應(yīng)用中擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)勢，值得推廣。從本文研究結(jié)果可看出，以標(biāo)準(zhǔn)CAN總線為依托，增強(qiáng)DSP嵌入式計(jì)算機(jī)的功能是一種良好的方式。