基于串口通信的DSP在线升级方案优化研究

冯锦

关键词：DSP在线升级；软硬件设计；串口通信；升级方案优化

研究发现，数字信号处理器（DSP）实践效用较强，应用该处理器可借助合理的方式实现数字信号的处理、筛选，以及实时高速解算，从而提高信息处理效率。第一代DSP芯片TMS32010的问世．推动了相关行业发展。由于其价格低廉，在实践过程中简单易用故备受追捧。将数字信号处理器（ DSP）与通用微处理器相比（同等工作频率的）可以发现，其处理能力强，可实现对电磁波等微弱信息的实日寸智能处理。在DSP应用中，其在线升级技术难度大，为保障有效的DSP处理能力，经试验论证，可借助串口通信的功能，降低在线升级的难度，以保障理想的处理效率。

1基于串口通信的DSP运行原理

我国的DSP研发虽然时间短，但成效显著。研究表明，基于串口通信的DSP在线升级是一种有效的尝试，其原理容易理解。其主要凭借CAN等串口，加入二次引导机制，通过合理的方式完成DSP终端点对点的在线升级，从而消除程序漏洞，高质量满足用户需求，提高嵌入式设备升级的可行性。传统的在线升级技术存在缺陷，升级文件在使用中会存在丢包等问题，从而提高了升级失败的概率。为解决这一问题，经研究提出基于CAN总线的高质量升级技术，这种多DSP智能节点的升级手段可保障升级的效率，实现DSP功能最大化。该方法基于CAN总线，利用多节点自主匹配，以完成相关信息的识别，并在此基础上处理升级信息[1]。该方法具有扩展性，可适用于各类工程项目，具有安全稳定性高且便于控制的优点。

2软设计优化

2.1总体设计思路

在具体实践中采用的是通过CAN总线优化的方式，合理化打造一种多智能节点集成状态，并在此状态下实现软件升级，并借助智能节点的识别，保障软件使用的合理性。其主要思想非常明确，是在分组件状态下结合系统操作形态和技术参数，为每个智能节点提供工作路径，使其有明确的标识信息[2]。事实表明，若要实现在线升级，实现DSP功能最大化，则应进行BOOT引脚配置，以保障DSP运行效果理想，具体如表1所列。

系统在运行中，需依托技术手段，发挥所有智能节点创建的价值，保障DSP功能最大化，使其拥有稳定的运行效率，并可持续引导程序数据包运动，满足实际加载需求，进而在为后续的DSP节点运行提供保障、引导程序的同时，实现数据包的校验及烧写。需要注意的是，其余匹配失败的DSP将在技术指引下退出引导程序，在理想化的流程中等待下电。研究发现，由于引导程序较为特殊，仅贮存并运行于RAM上，基于此，在DSP重新上电后，可以完全忽略引导程序的影响（这里特指对原有程序的影响）[3]，从而提高升级操作的针对性，仅对指定节点进行升级，以实现升级目标且不会影响其他DSP节点运行的效果。

2.2通信协议的选择

以往采用的方法是优化系统升级环境，并在CCS环境下借助相关的接口操作，辅助Flash加快对DSP的软件更新。但实践表明，这种基于JTAG接口的升级改造方案，会限制空间的传输距离。与此同时，对于嵌入式设备来说，单纯使用JTAG接口操作不便，因为JTAG接口结构的特性，需将其隐藏于设备内部，若要实施升级操作，则需将设备拆装，相对麻烦。

针对以上不足，设计了基于CAN通信总线，并结合ARM作为升级主控节点的升级方法，利用连接器配置文件（DSP控制器的）和精简的Ymodem协议，实现DSP在线升级。最终的结果表明，该方案极为可行，实践过程简单，整体的升级速度快，并且升级后的DSP稳定性高。借助外部通信接口便可实现对编程文件的综合处理，其中包括接收、差错校验以及执行更新等，若接收状态并不理想，则会按照流程重新升级，以确保CAN通信总线发挥作用。由此可见，本次升级方案比较理想，具有参考意义。

2.3应答式通信功能

现实中，为有效防止传输阶段的参数泄漏，出现丢包、错包现象，在本次升级方案改造中，先后设置了3种数据帧。数据传输过程根据数据帧不同的功能，对数据进行监测，以确保升级数据包的完整性[4]。

数据帧按照用途可分为LIVE帧（具体应用中，用于确认发送端的连接状态，确保其和接收端连接成功，打通数据传输通道）、UPDA帧（应用过程中，用于将待烧写程序按科学的比例切割，同时重新科学组包，保障数据传输品质）、UPOK帧（核心任务是确保良好的接收状态。整个过程中，若接收完整则意味着可执行下个指令，开始对内容擦除和烧写，若接收状态并不理想，未通过完整性检验，则原理上不可进行Flash操作，需要按照流程重新升级）。

2.4数据完整性校验功能

在本次系统优化中，因为升级文件被分解传输，所以若要实现无误的传输，则需辅助二次引导机制，并进行完整性检验[5]。检验的对象有：第1级对hex文件进行校验，以确保该文件的完整性，同时将校验结果附加到传输文件中；第2级对帧数据进行校验，以确保每一包数据传递含义的正确性。实践表明，二级校验机制较关键，可有效避免升级文件不完整，数据包丢失等问题，从而避免错误数据在没有纠正的情况下烧写入Flash中。

3硬件升级设计

3.1Flash分块设计

DSP核复位后可启动DSP，使其通过自身的CAN总线读取1KB的数据，并将读取结果存人内部SRAM。现实中，芯片固化自动读取过程是分析的重点，由于其过程较为复杂，需综合考虑多个因素，整个过程在学术界称为一级Bootloader。研究表明，一级Bootloader所读取的数据功能性较强，在应用阶段主要用于二级Bootloader程序的实现，属于程序运行的基础。

3.2核间通信设计

在具体实践中，为实现通信接口的复用，需打造核间互联方式。在整个结果中以DSP1#为主，其他的属于辅助DSP。DSP1#负责实现精准对接上位机接口的功能，接收到升级文件后，会将文件分发给其他核，通过不同核的相互作用，实现有效数据的传输，最终完成升级任务。

4某工程中DSP在线升级方案实践

4.1引导程序设定

引导程序功能显著，在实际操作中主要用于指定DSP实施有效的智能节点匹配，并在此基础上和应用程序数据包进行完整性的交互，以避免数据包内容丢失。结合表的BOOT引脚布置方案，在开始上电后可以保障智能节点的状态，使其均进入CAN-Bootloader控制体系中，此时发送引导程序数据包，并将其贮存在RAM中。具体如图1所示。

4.2上位机软件

上位机软件至关重要，主要负责引导程序交互的工作，在实践中需借助程序数据包的发送，实现以下功能。（1）确保程序安全加载。该功能为后续工作提供了保障，是重要的技术关口。（2）发挥节点匹配功能。在引导发送信息后，需将智能节点回送的数据，也就是匹配结果，完整地传递给操作人员，以保障软件在线升级流程的顺畅。

4.3升级结果验证

使用JTAG连接DSP后，可精准读取Flash内存地址，同时解析数据包。并且在实操中，控制系统集成后DSP智能节点优势显著，各组件功能稳定，DSP运转效率高，上电运行正常，表明此次升级方案有效。

5结束语

本文阐述了一种基于CAN协议实现多DSP智能节点软件升级的技术方案。該方法实践可行性较高，通过在线升级方法的优化，可完成DSP功能的强化，具有操作方法简单，实际应用中扩展性强的优势，值得推广。从本文研究结果可看出，以标准CAN总线为依托，增强DSP嵌入式计算机的功能是一种良好的方式。