基于串口通信的DSP在線升級方案優(yōu)化研究

馮錦

關鍵詞：DSP在線升級；軟硬件設計；串口通信；升級方案優(yōu)化

研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)字信號處理器（DSP）實踐效用較強，應用該處理器可借助合理的方式實現(xiàn)數(shù)字信號的處理、篩選，以及實時高速解算，從而提高信息處理效率。第一代DSP芯片TMS32010的問世．推動了相關行業(yè)發(fā)展。由于其價格低廉，在實踐過程中簡單易用故備受追捧。將數(shù)字信號處理器（ 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，可實現(xiàn)對電磁波等微弱信息的實日寸智能處理。在DSP應用中，其在線升級技術難度大，為保障有效的DSP處理能力，經(jīng)試驗論證，可借助串口通信的功能，降低在線升級的難度，以保障理想的處理效率。

1基于串口通信的DSP運行原理

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

2軟設計優(yōu)化

2.1總體設計思路

在具體實踐中采用的是通過CAN總線優(yōu)化的方式，合理化打造一種多智能節(jié)點集成狀態(tài)，并在此狀態(tài)下實現(xiàn)軟件升級，并借助智能節(jié)點的識別，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)和技術參數(shù)，為每個智能節(jié)點提供工作路徑，使其有明確的標識信息[2]。事實表明，若要實現(xiàn)在線升級，實現(xiàn)DSP功能最大化，則應進行BOOT引腳配置，以保障DSP運行效果理想，具體如表1所列。

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

2.2通信協(xié)議的選擇

以往采用的方法是優(yōu)化系統(tǒng)升級環(huán)境，并在CCS環(huán)境下借助相關的接口操作，輔助Flash加快對DSP的軟件更新。但實踐表明，這種基于JTAG接口的升級改造方案，會限制空間的傳輸距離。與此同時，對于嵌入式設備來說，單純使用JTAG接口操作不便，因為JTAG接口結(jié)構的特性，需將其隱藏于設備內(nèi)部，若要實施升級操作，則需將設備拆裝，相對麻煩。

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

2.3應答式通信功能

現(xiàn)實中，為有效防止傳輸階段的參數(shù)泄漏，出現(xiàn)丟包、錯包現(xiàn)象，在本次升級方案改造中，先后設置了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，對數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，以確保升級數(shù)據(jù)包的完整性[4]。

數(shù)據(jù)幀按照用途可分為LIVE幀（具體應用中，用于確認發(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（應用過程中，用于將待燒寫程序按科學的比例切割，同時重新科學組包，保障數(shù)據(jù)傳輸品質(zhì)）、UPOK幀（核心任務是確保良好的接收狀態(tài)。整個過程中，若接收完整則意味著可執(zhí)行下個指令，開始對內(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，則原理上不可進行Flash操作，需要按照流程重新升級）。

2.4數(shù)據(jù)完整性校驗功能

在本次系統(tǒng)優(yōu)化中，因為升級文件被分解傳輸，所以若要實現(xiàn)無誤的傳輸，則需輔助二次引導機制，并進行完整性檢驗[5]。檢驗的對象有：第1級對hex文件進行校驗，以確保該文件的完整性，同時將校驗結(jié)果附加到傳輸文件中；第2級對幀數(shù)據(jù)進行校驗，以確保每一包數(shù)據(jù)傳遞含義的正確性。實踐表明，二級校驗機制較關鍵，可有效避免升級文件不完整，數(shù)據(jù)包丟失等問題，從而避免錯誤數(shù)據(jù)在沒有糾正的情況下燒寫入Flash中。

3硬件升級設計

3.1Flash分塊設計

DSP核復位后可啟動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。現(xiàn)實中，芯片固化自動讀取過程是分析的重點，由于其過程較為復雜，需綜合考慮多個因素，整個過程在學術界稱為一級Bootloader。研究表明，一級Bootloader所讀取的數(shù)據(jù)功能性較強，在應用階段主要用于二級Bootloader程序的實現(xiàn)，屬于程序運行的基礎。

3.2核間通信設計

在具體實踐中，為實現(xiàn)通信接口的復用，需打造核間互聯(lián)方式。在整個結(jié)果中以DSP1#為主，其他的屬于輔助DSP。DSP1#負責實現(xiàn)精準對接上位機接口的功能，接收到升級文件后，會將文件分發(fā)給其他核，通過不同核的相互作用，實現(xiàn)有效數(shù)據(jù)的傳輸，最終完成升級任務。

4某工程中DSP在線升級方案實踐

4.1引導程序設定

引導程序功能顯著，在實際操作中主要用于指定DSP實施有效的智能節(jié)點匹配，并在此基礎上和應用程序數(shù)據(jù)包進行完整性的交互，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)點的狀態(tài)，使其均進入CAN-Bootloader控制體系中，此時發(fā)送引導程序數(shù)據(jù)包，并將其貯存在RAM中。具體如圖1所示。

4.2上位機軟件

上位機軟件至關重要，主要負責引導程序交互的工作，在實踐中需借助程序數(shù)據(jù)包的發(fā)送，實現(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，是重要的技術關口。（2）發(fā)揮節(jié)點匹配功能。在引導發(fā)送信息后，需將智能節(jié)點回送的數(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流程的順暢。

4.3升級結(jié)果驗證

使用JTAG連接DSP后，可精準讀取Flash內(nèi)存地址，同時解析數(shù)據(jù)包。并且在實操中，控制系統(tǒng)集成后DSP智能節(jié)點優(yōu)勢顯著，各組件功能穩(wěn)定，DSP運轉(zhuǎn)效率高，上電運行正常，表明此次升級方案有效。

5結(jié)束語

本文闡述了一種基于CAN協(xié)議實現(xiàn)多DSP智能節(jié)點軟件升級的技術方案。該方法實踐可行性較高，通過在線升級方法的優(yōu)化，可完成DSP功能的強化，具有操作方法簡單，實際應用中擴展性強的優(yōu)勢，值得推廣。從本文研究結(jié)果可看出，以標準CAN總線為依托，增強DSP嵌入式計算機的功能是一種良好的方式。