基于串口的F2811程序在线升级

严建龙

（洛阳栾川钼业集团股份有限公司选矿三公司,河南栾川471500）

1 引 言

随着嵌入式芯片在通信、电子、工业等领域的日益广泛应用，DSP 芯片烧写程序的难易程度和产品后续升级服务变得十分重要。目前TMS320F2811 芯片程序更新方法主要有两种：

1) 通过TI 公司提供的烧写工具，利用JTAG 仿真器进行程序的擦除、烧写等操作；

2) 通过引导加载程序的下载功能，通过上位机软件将经转换后的程序文件经过各种接口烧写至片内 Flash 中[1]。

第一种方式便于跟踪调试，但在实际应用中增加了电路板体积，需将产品机壳打开，操作繁琐，维护性差，用户体验差，在产品量产后严重制约效率，在一些特殊场合JTAG 接口会影响产品工作的可靠性；而后者则大大降低了维护成本，有效提升了升级效率及可靠性，尤其是在产品量产阶段具有十分可观的经济价值[2]。

实现基于串口的TMS320F2811 程序在线升级，主要需完成以下两个方面工作：编写基于串口通信的BootLoader 引导程序；制定上位机与MCU 间通信协议。

着重针对以上两点具体的实现方式进行详细的阐述及讨论。系统工作原理如图1所示。

图1 系统工作原理框图

2 TMS320F2811内核软件及硬件设计

2.1 MCU软件模块划分

F2811 软件中包含两个CCS 工程，其中工程A为辅助软件升级程序，必须通过J-Link 进行烧写；工程B 为待进行升级程序，既可通过J-Link 进行烧写，也可通过串口与上位机通信，以在线升级方式进行烧写。工程A、B 均须按照要求分配地址空间。

2.2 Flash地址空间分配

F2811 的 Flash 大小是 128k×16，分为 10 个Sector，每个Sector 有其各自的大小[3]，地址区域划分的详细信息见表1。

将Flash 区域重新划分，具体见表2，可实现根据串口指令进入原始程序，或者新程序，并且在Bootloader 过程中对设备进行更新[4]。

表1 F2811 Flash Sector 地址区域划分

表2 F2811 Flash Sector 地址区域重新划分

3 BOOT功能的设计与实现

软件在运行过程中，若串口收到进行程序升级指令后，BOOT 程序首先检测当前软件所处的有效区标志，其中辅助升级程序在段J 位置设置为A区，待升级程序在J 位置设置为B 区，擦除处于非有效区的Flash 空间，待擦除完毕后，通过对话框形式选择待烧写的hex 文件，之后软件将自动重启，若软件之前处于A 区，则完成软件的在线升级；否则软件处于B 区则重复上述步骤完成软件的在线升级。系统软件主程序设计具体流程如图2所示。

在擦除A 区过程中若出现异常情况，导致A 区应用程序不可用，但由于B 区中的更新程序完好，当系统重新上电运行时，BOOT 程序将通过B 区将辅助升级软件重新下载到A 区，自动重启后从A 区运行，可执行后续的升级操作，提高了整个系统的可靠性。

图2 系统软件主流程图

Boot 中操作函数均通过CCS 开发环境制作成.lib 文件[5]，辅助升级程序和待升级程序均可以调用，其中重要的函数如下：

unsigned int Get_Active_Section(void); //检测软件有效区标志，返回值A 或B

void Enter_Update (int Erase_A); //根据所处区域，进行flash 擦除、软件升级操作

4 串口在线升级操作实现

4.1 MCU存储区实现

存储区实现主要是通过.cmd 文件进行[6]，辅助升级程序与待升级程序的设置具体如下[7]：

4.2 MCU更新数据实现

MCU 更新数据采用 Intel HEX 文件[8]，若要实现该HEX 文件，需使用hex2000.exe 工具和批处理文件out2hex.bat。具体内容如下：

此program.cmd 文件的内容如下：

将批处理文件 out2hex.bat、hex2000.exe、program.cmd 和CCS 开发环境中编译生成的first.out文件放在同一路径下，双击out2hex 文件即可。

4.3 MCU与上位机软件命令交互

F2811 与上位机软件之间的命令交互，主要包括进入程序升级操作、擦除操作、发送程序数据操作、升级完成等，各项操作指令有对应帧头、帧尾及校验字节，保证了数据传输和交互过程的准确性及可靠性。

4.4 烧写步骤

系统上位机软件界面如图3所示，包括操作按钮、程序文件选择对话框、程序运行状态显示框等。

图3 上位机界面

在上位机界面选择相应串口号，配置串口通信的参数为：波特率115200bps，数据位8，起始位1，停止位1，无奇偶校验位。

点击“start”按钮启动更新模式，然后按照提示框一步步完成软件的串口在线升级，软件完成在线升级后，将自动进行软件重启，通过上位机软件可查询升级后的软件版本号，以确定软件是否升级成功。

5 结束语

通过对基于串口TMS320F2811 芯片BOOT 引导程序原理的详细阐述，分析了具体的实现步骤和方法。提出的基于串口的TMS320F2811 程序在线升级方法具有通用性，对于其它嵌入式芯片的实现具有一定的借鉴意义。实际应用结果表明，基于串口的在线升级方法可靠性高，达到了预期的效果，大大提升了实际工作效率。