一种基于串口通信的DSP程序更新方法

曹丙虎　张建新

【摘 要】嵌入式设备装入整机或系统后，拆卸进行软件升级非常困难。本文以TMS320F2812为例，提出一种通过串口进行软件更新的方法。借鉴sci-A更新方式，不需要更改相关硬件端口，通过默认内部flash启动，借助F2812内部存储及API函数完成更新操作。实验证明，该方法烧写效率高，准确稳定，操作简单，能够应用于嵌入式软件的在线升级。

【关键字】串口通信;flash;API;在线更新

中图分类号： TP332文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）34-0111-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.34.049

0 引言

TMS320F2812是美国德州仪器公司推出的一款高性能定点DSP，主频150MHz，集成了128k的FLASH、18k的SARAM，以及丰富的外部接口，广泛应用于工业控制等领域。软件经常随用户需求更改进行更新，传统更新方式需要拆除外壳连接JTAG仿真器进行，这种方法烧写稳定，但是操作繁杂。因此迫切需要一种简单高效的程序更新方法，设备一般都会预留外部通信接口，因此我们选用常用的串口通过数据线对程序进行更新。

1 基本原理及操作流程

一般情况下DSP程序的烧写是在CCS环境下通过JTAG仿真器连接设备和计算机实现的，这种方法虽然操作简单稳定，但是受限于现场条件以及距离。假如DSP被装入复杂的整机结构内，现场拆解困难，此时就无法通过传统JTAG方式进行程序更新。DSP本身也提供了一种通过串口进行更新程序的方法，该方法需要配置相关管脚电平，选择Boot Mode为SCI模式，然后配合相应软件工具进行操作，这种方式对于硬件上事先未对端口做处理，无法配置电平信号的设备无法使用。

通过分析DSP的上电启动过程发现可以在程序的启动位置加入一段更新程序，用于实现FLSAH存储内容的烧写，来达到程序升级的目的。该方法不需要改变DSP的启动方式，省去了管脚配置的麻烦，也不受复杂系统及环境的限制，可以简单高效地完成程序的升级工作。更新程序通过传统JTAG方式烧写在指定FLASH空间，其他方式无法对其进行修改擦除，主要来时间与PC机辅助程序的串口通信握手，更新文件接收保存，调用Flash2812_API_V210函数对FLASH进行擦写操作。

DSP上电启动时，首先运行更新程序，程序启动后稍加延时，等待与PC机通信握手，如果握手失败程序跳转至应用程序执行，握手成功则开始执行更新操作，接收PC机传输的更新文件后处理保存，完成接收后将完整文件写入指定FLASH空间，烧写操作完成程序跳转至应用程序启动位置。该方法完整流程图如图1所示。

2 方法具体实现过程

该更新方法的实现需要完成应用程序文件准备，上位机辅助软件设计，DSP更新程序设计，DSP应用程序针对性修改，接下来会针对每一部分的实现进行详细的说明。

2.1 应用程序文件的准备

应用程序通过CCS编译生成的目标文件（.out）不能直接用于烧写FLASH，使用CCS自带的工具hex2000.exe将.out文件转换为.hex文件，hex文件为bin文件对应的字符文件，直接将hex文件发送给DSP，由DSP程序进行处理转换成对应bin文件并保存到RAM空间。为了提高工作效率，本文将hex2000.exe和out文件放在同一目录c：＼hex下，并编写批处理文件保存在该目录，运行批处理文件生成hex文件。批处理文件内容如下：

2.2 PC辅助软件设计

PC辅助软件主要是为了保障更新文件的高效准确传输，主要功能为连接设备、加载文件、文件传输以及过程监控。连接设备实现与DSP设备的通信握手，使更新程序停留在更新功能。加載文件功能读入hex文件内容，字符串形式按行保存在发送文件缓冲区。文件传输通过串口通信，将缓冲区内容逐行发送给DSP更新程序。过程监控实时接收DSP设备反馈内容，实时显示当前文件传输、烧写进程。

2.3 更新程序设计

更新程序可以实现程序文件的接收、处理及暂存，程序写入对应FLASH，跳转执行应用程序。更新程序经过初始化写入后不可修改和擦除，因此需要分配独立的存储空间，我们选取了FLASHA用于程序文件及变量的存储，FLASHB用于上电复位加载程序。这两个区域在用于程序的空间分配中被排除，具体的CMD文件相关内容如下：

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

}

為了简化开发过程，我们以Flash2812_API_V210的DEMO程序为基础，进行功能完善，主要完成以下工作：

（1）SCI端口配置为串口，串口参数初始化配置，串口采用接收中断接收PC发送的指令数据，对接收的数据进行校验处理后暂存到RAM空间备用。

（2）程序上电启动首先判断PC机是否发送了更新指令，根据指令选择等待接收文件或者跳转执行应用程序，采用汇编语言asm（"LB 0x3DC000"）跳转到指定地址，该地址为应用程序存放地址。

（3）文件接收完毕后调用Example_CallFlashAPI（）函数将文件写入对应FLASH空间，该空间不能与更新程序定义的两个扇区重叠，防止对更新程序造成修改。

（4）操作过程通过串口指令发送给PC程序，PC程序根据指令显示当前状态及进度。

2.4 应用程序修改

应用程序本身不需要进行修改，只对CMD文件配置进行修改，定义FLASH空间如下：

Flash_CTOH：origin=0x3DC000，length=0x018000

该段FLASH覆盖C至H共6个扇区，可以满足程序的存储及加载需求，同时与更新程序使用的扇区不重合，操作不会影响更新程序，具体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）

}

代码启动位置存储在BEGIN_Flash内，该值为.text分配存储FLASH区域的起始地址，BEGIN_Flash内容连接JTAG仿真器烧写程序时被写入，本方法中写入更新程序的代码启动地址。应用程序通过更新程序写入对应区域，不包括BEGIN_Flash的写入操作，本方法中可以忽略应用程序中相关内容，定义与更新程序相同即可。应用程序的启动运行通过更新程序尾部的地址跳转完成，不使用CMD文件中定义的代码启动。

3 结论

本文介绍的这种基于串口通信的DSP程序更新方法，可以在不拆解设备的情况下实现软件的更新升级。经过实验发现，由于程序文件需要事先通过串口通信发送至DSP，更新升级的时间要比JTAG口烧写程序耗时略长。虽然耗时增加，但是相对于设备的拆解时间几乎可以忽略不计，因此该方法可以克服困难环境，应用于嵌入式设备的软件程序更新升级中。

【参考文献】

[1]苏奎峰，吕强，耿庆锋，等.TMS320F2812原理与开发[M].北京，电子工业出版社，2005.

[2]李声飞，代华山.基于串口通信的DSP程序动态加载技术[J].电讯技术，2011，5l（6）：121-124.

[3]汪晶晶，苏建徽，孙佩石.基于串口通信的DSP应用程序在线升级方法[J].微型机与应用，2013，32（14）：15-17.