基于DSP在线程序加载的研究与实现

祖文祥，丁劲涛

（四川长虹电源有限责任公司，四川 绵阳 621000）

0 引 言

数字信号处理器（DSP）拥有强大的运算能力和丰富的外设，使其成为控制领域的首选控制芯片。当系统需要进行软件升级时，需要将程序代码重新下载到DSP的FLASH中。传统的升级方式是将产品从系统上拆卸下来，打开产品盖板，连上JTAG下载器进行软件烧写升级。使用JTAG下载器进行软件升级虽然实现简单，但存在以下局限性[1]：

（1）由于安装位置的限制，有时装在系统上的产品较难拆卸；

（2）取下产品后，还需要打开产品壳盖才能实施下载，操作非常不便。

为了减少产品的维护成本和提高效率，DSP芯片在线加载功能的实现显得尤为重要。DSP在线加载是指完全脱离下载器，通过通信总线实现对DSP片内FLASH的擦、写，完成软件升级。在线加载利用产品原有的通信接口，无需添加额外的接口设备，具有方便灵活等特点，改善了传统DSP程序下载的局限性。

1 芯片介绍

TMS320F2812存储器空间定义如下[1]。

（1）片内RAM（18K×16）。5个存储块组成，H0（8K×16，0x3F8000～ 0x3F9FFF）、L0和 L1（2×4K×16，0x008000～0x009FFF，受保护，不可用）、M0和 M1（2×1K×16，0x000040 ～ 0x0003FF）。

（2）片内OTP（1K×16 ROM）。0x3D7800～0x 3D7BFF，TI保留空间（1K×16）。

（3）Boot ROM（4K×16 ROM）。0x3FF000～0x3FFFFF，TI限制，不可用。其中，0x3FFC00～0x3FFFBF存放TI公司的引导装载程序，0x3FFFC0～0x3FFFFF存放复位向量。

（4）片内Flash（128K×16 Flash）。①J～B区：0x3D8000～0x3F5FFF，120K×16，用户使用空间；②A区：0x3F6000～0x3F7FF5，16K×16，0x3F7FF6～0x3F7FF7入口地址；③密码区：0x3F7FF8～0x3F7FFF，8×16，CSM安全模块，保密需要时使用。

2 芯片启动说明

系统上电复位后，复位向量指向0x3FFFC0，其中是一条跳转指令。如果MP/MC=0，地址跳转至0x3FFC00运行TI固化的引导装载程序（简称一级Boot）。引导装载程序是根据GPIO引脚状态决定启动类型，见表1[2]。

表1 DSP上电启动类型

本系统选择的是Flash引导模式，所以一级Boot引导至地址0x3F7FF6，从中取出一条跳转指令，跳转到至程序初始化入口地址（DSP281x_CodeStartBranch.asm中的_c_int00指定该入口地址，在编译时编译器会自动生成入口地址，具体可通过map文件中的ENTRY POINT SYMBOL:"_c_int00"address:XXXXXXXX查询），然后从主函数开始执行。

3 在线加载需求

为了实现在线加载功能，必须有一段引导程序能够根据需要引导至加载程序或者APP程序，该引导程序简称二级Boot。这里不对上位机的开发进行说明，二级Boot的具体设计见第4章。

4 设计方案

分为3个程序模块，分别是二级Boot、加载程序和APP程序[2]。经过一级Boot后，进入二级Boot。在二级Boot中运行程序，根据设定的条件跳转至加载程序或者APP程序。加载程序通过通信总线获取APP目标代码，将其写入到FLASH区段，等待产品下电。APP目标代码是采用TI公司的Code Composer Studio（5.0及以上版本）开发环境直接编译生成.bin文件（对于5.0以下版本则只能生成.out文件，但可通过转换工具如HEX2000.exe转换为.bin文件）。

5 设计说明

5.1 二级Boot

二级Boot可根据不同的在线加载方法设计程序[3]。运行一级Boot后，地址跳至二级Boot程序的入口地址，通过该入口地址进入运行二级Boot程序。该入口地址的获取与二级Boot程序存放的Flash的位置有关，通过在CMD文件中配置.text确定存放的Flash区段（需手动配置），编译时自动生成进入该区段的入口地址，并自动填写至0x3F7FF6地址中。

二级Boot跳转指令分别如下。

（1）跳至加载程序

（2）跳至APP程序

5.2 加载程序

在加载程序的CMD文件中手动配置.text（SECTIONS段内的所有Flash空间定义都改为所占用的Flash区段），编译时自动生成进入该区段的入口地址0x3f6d2d（该地址不固定，每次编译可能会变化），将该地址手动填写至二级Boot程序中的跳转指令中，作为跳转至加载程序的入口地址。

加载程序接收到APP目标码后，写入到指定Flash的空间[4]。写入的起始地址从0x3E4000开始（该地址在CMD文件中配置，例如APP只占用F～C区段，起始地址就为0x3E4000）。执行过程为：擦除该区段→接收一帧目标码→判断是否超过该区段，超过就擦除下一区段，直到能够容纳该目标码长度为止→写入目标码→接收下一帧目标码。写入完成后，等待手动下电。

5.3 APP程序

对于APP程序的入口地址，在接收到第一帧目标码中获取后就写入到指定空间[5]，本案例是0x3F3FF0-0x3F3FFF。

在APP程序的CMD文件中手动配置.text（SECTIONS段内的所有Flash空间定义都改为所占用的Flash区段），编译时自动生成进入该区段的入口地址（该地址不固定，每次编译可能会变化）。该地址通过通信总线下发至加载程序，写入至0x3F3FF0地址。

6 灌 装

在代码编写时分别创建3个工程，分别对应BOOT程序、加载程序和APP程序。3个工程中的CMD文件做相应的配置修改，代码编写并通过编译后，按照以下操作灌装至DSP中。

（1）打开Code Composer Studio，导入Boot程序工程和加载程序工程；

（2）分别在两个工程的debug属性中选择Flash setting，在其中选择需要操作的Flash区段；

（3）分别灌装两个程序；

（4）退出CCS，利用上位机通过通信向DSP下载APP目标码，第一帧包含APP入口地址；通过JTAG将二级Boot和加载程序灌装到DSP中，然后通过配套的上位机将APP程序目标代码通过通信总线下发至DSP。图1为灌装BOOT程序和加载程序界面，图2为灌装APP程序界面。

图1 灌装Boot程序和加载程序

图2 上位机通过1394通信灌装APP程序