C54x系列DSP多目标板程序下载方案的实现

张 华

(武汉理工大学信息工程学院，湖北武汉 430070)

Texas Instruments(TI)公司生产的 C54x系列Digital Signal Processor(DSP)以其低价且高效的特点得到了广泛应用。传统的DSP程序开发流程是:使用仿真器对DSP目标板进行一对一程序调试，调试通过之后使用仿真器将自举表下载到DSP外挂存储器，使DSP脱机运行。在DSP多处理器协同工作的场合，如果使每块DSP目标板分别通过一个仿真器连接电脑进行调试，就要添置与DSP目标板相同数目的电脑与仿真器，增加了开发成本。因此，低成本的DSP多目标板程序下载方案具有现实意义。

1 C54x系列DSP多目标板程序下载原理

多目标板程序下载方案利用了计算机资源丰富的USB口，在基于USB接口的单目标板程序下载方案基础上实现。DSP多目标板程序下载方案如图1所示。

图1 DSP多目标板程序下载方案框图

在图1中，将需要同时调试的多块DSP目标板通过DSP程序下载器连接起来，计算机再通过USB线连接各DSP程序下载器。加电初始化后，通过操作上位机的“下载软件”，先给”DSP目标板1”下载;等其下载完毕，再给“DSP目标板2”下载;依次类推。所有DSP目标板程序下载完毕后，如果要单独调试某一DSP目标板，再对其下载新的程序即可。

DSP程序下载器利用了C54x系列DSP具有的HPI Bootloaer功能接口进行设计［1］，具有连接计算机与DSP目标板的功能，如图2所示。

图2 DSP程序下载器框图

为简化通信协议，让DSP程序下载器中的单片机只实现数据转换功能，而计算机完成DSP自举表加载功能。为方便DSP目标板的调试，本方案让“下载软件”一步到位完成如下功能:目标板复位、.out文件转化成.hex目标格式文件、将.hex目标格式文件转换成DSP自举表、通过下载器对DSP目标板进行自举表加载。使用者只需在DSP编译平台Code Composer Studio(CCS)中编译DSP源程序，并操作“下载软件”即可，如图3所示。

图3 DSP单目标板程序下载流程

2 计算机与单片机UART通信协议

如图2所示，DSP的HPI接口有数据端和控制端两种，而UART通信一般是8位的。所以要约定计算机与程序下载器中单片机的UART通信协议，以区分传输中的UART信号是控制命令还是数据。简单通信协议为:“下载软件”与单片机初始化后，计算机传输的UART信号，每3 Byte为一组;每一组第1 Byte代表控制命令，第2 Byte代表 HPI第1 Byte，第3 Byte代表HPI第2 Byte;单片机接收完3 Byte后，即对DSP进行一次HPI读写操作。

为防止计算机UART信号发送过快，而单片机接收不过来导致丢包现象，需要建立一种简单的UART软件握手协议［2］。计算机或单片机在发送完一帧UART数据后，都要在收到对方的UART信号后才发下一帧UART数据。对单片机来说，计算机发来的UART信号既是有效信号，也是确认信号;而对于计算机来说，只有计算机在进行“HPI读取”操作时，单片机发来的UART信号才包含了有用信息，其他情况都仅当做确认信号。

计算机与程序下载器中单片机的UART通信协议如图4所示。

图4中“HPIC”代表计算机发给单片机的“HPI控制信号”数据;“HPID1”与“HPID2”分别代表计算机发给单片机的“HPI第一字节”数据与“HPI第二字节”数据;而“ACK”代表单片机发给计算机的“确认”数据。

图4 计算机与单片机的UART通信协议

3 “下载软件”程序设计

3.1 转化hex目标格式文件

CCS提供了一个名为“hex500”的软件，配合一定的计算机CMD命令，就可以将.out文件转化成.hex目标格式文件［3］。

关于.hex目标格式的确定，依据如下:

(1)hex500需要确切的输入文件名才能正常运行，为了兼顾命名多样化的.out文件与“下载软件”人机界面简洁的操作，“下载软件”在找到所需的.out文件后，统一复制成“asm.out”文件，同时让hex500只对“asm.out”文件进行操作。

(2)单片机大多是8位，为兼容C5402等8位HPI接口的DSP，自举表采用8位数据长度。

(3)目前单片机对DSP进行HPI BootLoader的成熟方案［4］皆生成 Intel MCS －86 目标格式文件［5］，为便于程序的快速移植，采用Intel MCS－86目标格式。

(4)为精简“下载软件”的人机交互界面，自举表起始地址统一设为0x80，这一点在配置DSP工程的cmd文件中需要注意。

确定了目标格式之后，在“下载软件”源程序中，采用如下代码完成.out文件向.hex目标格式文件的转化:system("hex500 asm.out－i－o asm.hex－e 0x80－romwidth 16")。

3.2 读取hex目标格式文件并下载到DSP

Intel MCS－86目标格式［6］如图5所示。

对比图5，进行如下方式组织DSP自举表:

(1)按字节读取.hex目标格式文件，然后进行判断，如果是代表十六进制数字的字符，则装载进字符缓存，其他的不装载。

(2)将字符缓存中的ASCII码转化成8位BCD码，然后将8位BCD码两两组合成整型数据，放进数据缓存。

(3)读取数据缓存中第一字并判断，如果为0则退出，否则作为数据长度;接下来的第二个字是自举表写入DSP的首地址;再接下来就是要写入DSP相应地址的数据，省略了地址信息，默认是在首地址基础上依次加1。

(4)最后将 0x0080写入 DSP的 0x007f单元，DSP处理器收到此信号即开始脱机运行。

图5 Intel MCS－86目标格式

4 “下载软件”人机界面

运行名为“UART DSP ISP”的“下载软件”，在“Comm Num”编辑框中输入相应的串口号，再点击“Comm Connect”按钮以连接计算机与DSP目标板，如图6所示。单击“Select”按键，出现“打开”对话框，操作者只要选择经过CCS编译生成的.out文件即可，如图7所示。

点击“Load”下载程序到DSP目标板。此DSP程序下载器会在下载程序前给DSP目标板一个复位信号，因此不需要再手动复位DSP处理器。

若要观察DSP处理器RAM中的数据，可在操作界面“Start Address”文字下面的编辑框内输入十六进制的起始地址，“End Address”文字下面的编辑框内输入十六进制的终止地址，再点击“HPI Read”按键即可，相应的数据将会在“Receive”列表框内显示。若要清除“Receive”列表框内的数据，只要单击“Clear Edit Box”即可，如图8所示。

在“Start Address”文字下面的编辑框内输入十六进制的起始地址，在“Send”编辑框中输入十六进制的数据，点击“HPI write”按键，即可将“Send”编辑框中的数据写进DSP，起始地址为“Start Address”文字下面编辑框中的数据，如图9所示。

5 结束语

DSP多目标板程序下载方案已应用于某数码钢琴集体课组网的项目，节省了仿真器与电脑的使用，将开发成本降低了一半多。此方案也可以用于DSP单目标板程序下载，或者移植到采用单片机Bootloader方案的DSP板中去，为DSP初学者降低学习投资。

［1］ 刘晓杰，顾海军，赵晓晖.基于 DSP主机接口的程序自举设计与实现［J］.吉林大学学报:信息科学版，2007(1):6－11.

［2］ 赵忠彪，张元敏，高荣.握手式通信协议在远程抄表系统中的应用［J］.继电器，2008(4):76－78.

［3］ 陶锐，周学军.数字信号处理器(DSP)自举加载技术的应用［J］.电子测量技术，2006(6):67－69.

［4］ 曾浩，刘玲，曹海林.54xDSP的HPI自举新方法［J］.实验室研究与探索，2007(1):68－70.

［5］ 邹翼，曾文海，陈续喜.基于TMS320VC5402 DSP的HPI方式自举的设计与实现［J］.计算机系统应用，2009，18(3):152－155.

［6］ 刘益成.TMS320C54x DSP应用程序设计与开发［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2002.