??? 摘?? 要: 基于TI公司的DSP TMS320F2812,采用CAN總線,研究了一種多DSP的在線調(diào)試" title="在線調(diào)試">在線調(diào)試技術(shù)。計(jì)算機(jī)終端通過(guò)CAN總線下載程序到特定目標(biāo)機(jī),目標(biāo)機(jī)通過(guò)內(nèi)嵌的Flash燒寫" title="燒寫">燒寫程序?qū)崿F(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的修改。該技術(shù)在磁懸浮列車中得到了應(yīng)用,大大節(jié)省了控制器拆卸安裝工作量,減少了調(diào)試時(shí)間。?
??? 關(guān)鍵詞: CAN總線; 數(shù)字信號(hào)處理器; TMS320F2812;? Flash
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??? 現(xiàn)代大型機(jī)電系統(tǒng)——磁懸浮列車一般需要有多個(gè)處理器協(xié)同工作,如果對(duì)一個(gè)個(gè)處理器進(jìn)行調(diào)試既耗時(shí)又費(fèi)力。在既不能拆卸,空間又狹小或者有毒物質(zhì)等場(chǎng)合下,根本不允許單獨(dú)或現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。即使能夠拆卸,也要耗費(fèi)大量的人力物力。參考文獻(xiàn)[1]提供了一種磁懸浮控制器調(diào)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,在實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中取得了良好的效果。但若需要修改算法,調(diào)整程序,仍然需要打開控制器,不能進(jìn)行在線調(diào)試。因此,有必要研究利用現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行集中在線調(diào)試的技術(shù)。?
??? 本文在保留參考文獻(xiàn)[1]的優(yōu)點(diǎn)和固化主程序的同時(shí),利用子程序" title="子程序">子程序定位技術(shù),通過(guò)CAN總線,實(shí)現(xiàn)了子程序的在線修改。?
1 硬件平臺(tái)?
??? TMS320F2812是TI公司推出的主要用于電機(jī)控制、32位的DSP,其工作頻率高達(dá)150MHz;采用哈佛總線結(jié)構(gòu),同時(shí)采用指令流水線技術(shù),能夠保證信號(hào)處理和控制的實(shí)時(shí)性。TMS320F2812片上資源包括:14KB的RAM,128K×16bit的Flash,16通道12位的ADC模塊,16通道的PWM輸出,56個(gè)可獨(dú)立編程的GPIO, 3個(gè)定時(shí)器,3個(gè)可配置死區(qū)的比較器,4個(gè)捕獲單元,同時(shí)還有多種串行接口,其中包括CAN總線。?
??? TMS320F2812出廠時(shí)固化在芯片內(nèi)的啟動(dòng)程序可支持六種啟動(dòng)方式:直接從Flash啟動(dòng)、利用SPI接口從外部串行EEPROM啟動(dòng)、利用SCIA啟動(dòng)、直接跳轉(zhuǎn)到H0、直接跳轉(zhuǎn)到OTP、從GPIOB口并行啟動(dòng)。實(shí)際應(yīng)用中一般都是直接從Flash啟動(dòng),其優(yōu)點(diǎn)是不占用外部的資源,掉電仍然可以執(zhí)行,Flash可重復(fù)燒寫。?
??? 多DSP調(diào)試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1(a)包含一個(gè)或一個(gè)以上的TMS320F2812處理器板,板子連接到CAN總線上,還包括一塊連接到CAN總線上的CAN接口卡,此接口卡和DSP相連。CAN接口卡的主要功能就是把數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上,并接收數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功的回答。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),可以直接把CAN接口卡用TMS320F2812處理器板來(lái)替換,如圖1(b)所示。
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2 目標(biāo)板" title="目標(biāo)板">目標(biāo)板軟件編程?
??? 目標(biāo)板軟件編程" title="軟件編程">軟件編程主程序流程如圖2所示,其步驟如下:?
??? (1)把關(guān)鍵控制任務(wù)簡(jiǎn)化為一個(gè)子程序,分配一段固定的地址,這是實(shí)現(xiàn)本文想法的前提。一般的電機(jī)控制、通訊等都可以用一個(gè)子程序的方式實(shí)現(xiàn)。用目標(biāo)板軟件編程時(shí),如果要修改具體控制算法和通訊流程,則僅需要修改子程序,而并不需要修改整個(gè)項(xiàng)目的程序框架。?
??? (2)編寫主程序框架。?
??? (3)編寫Flash燒寫子程序。該程序可以自己編寫[2],也可以直接從TI的網(wǎng)站上下載庫(kù)文件加進(jìn)項(xiàng)目來(lái)編寫。該程序可以直接調(diào)用,返回成功與否的標(biāo)志。?
??? (4)設(shè)計(jì)CAN通訊程序,同時(shí)調(diào)用Flash燒寫程序。CAN接收數(shù)據(jù)采用中斷方式。?
??? (5)編譯鏈接后燒寫進(jìn)DSP,目標(biāo)板軟件開發(fā)任務(wù)完成。?
??? CAN通訊程序流程圖如圖3所示。?
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3 主機(jī)端軟件及數(shù)據(jù)格式?
??? 主機(jī)端軟件編寫比較簡(jiǎn)單,只要能通過(guò)CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù),并根據(jù)收到的應(yīng)答做相應(yīng)的重發(fā)即可。?
??? 子程序執(zhí)行數(shù)據(jù)格式,比較麻煩,其步驟如下:?
??? (1)修改整個(gè)程序(并不修改程序框架),使得所需要修改的子程序達(dá)到目標(biāo)要求。?
??? (2)編譯、鏈接成*.OUT文件。*.OUT文件是COFF格式的文件,但不是一個(gè)完完全全的可執(zhí)行代碼,其中包含有一些關(guān)于程序中各個(gè)段的起始地址、段的長(zhǎng)度等輔助信息。?
??? (3)對(duì)*.OUT文件進(jìn)行提取,從中篩選出對(duì)最后裝載有用的代碼和地址信息。可以利用文件Coff_both.exe,該文件可以在TI的網(wǎng)站上免費(fèi)下載,也可以根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]自己編寫。?
??? (4)由計(jì)算機(jī)終端把子程序數(shù)據(jù)發(fā)送出去。當(dāng)收到目標(biāo)程序發(fā)送的子程序燒寫完畢的狀態(tài)指示時(shí),即工作完成。?
??? (5)如果需要,復(fù)位目標(biāo)板。?
4 需要考慮的問(wèn)題?
??? (1)復(fù)位。可以利用TMS320F2812內(nèi)部的看門狗進(jìn)行復(fù)位,也可以設(shè)計(jì)專門的硬件監(jiān)控電路進(jìn)行復(fù)位,還可以斷電復(fù)位,總之,根據(jù)需要靈活設(shè)計(jì)。?
??? (2)子程序長(zhǎng)度。是在框架程序編寫時(shí)限定的,一定要注意不能超過(guò)設(shè)定的長(zhǎng)度。實(shí)際過(guò)程中可以考慮給子程序一個(gè)足夠的地址空間。?
??? (3)子程序的執(zhí)行。由于子程序燒寫在原來(lái)所指定的子程序地址內(nèi),并沒有改變子程序的地址,所以子程序仍會(huì)執(zhí)行。若需要改變子程序的地址,只要注意把調(diào)用子程序所使用的跳轉(zhuǎn)指令修改為跳轉(zhuǎn)到新地址即可,但建議不這樣使用,因?yàn)闀?huì)使程序復(fù)雜化。?
??? 本文介紹了一種多DSP在線調(diào)試的方法,通過(guò)CAN總線把需要修改的程序下載到目標(biāo)DSP板中,利用預(yù)先設(shè)計(jì)好的Flash燒寫程序修改固定地址的目標(biāo)程序,實(shí)現(xiàn)了DSP關(guān)鍵程序的在線調(diào)試和修改。該方法在產(chǎn)品的研發(fā)階段起到至關(guān)重要的作用,大大縮短了產(chǎn)品研發(fā)的時(shí)間,節(jié)省了人力物力。?
??? 本目標(biāo)機(jī)并不僅限于TMS320F2812,通訊總線也不僅限于CAN總線,讀者可以根據(jù)自己的需要稍加修改即可應(yīng)用到其他目標(biāo)板中,其前提只是目標(biāo)板能和主機(jī)進(jìn)行雙向通訊。?
參考文獻(xiàn)?
[1]?王洪坡,李杰.基于CAN-BUS的控制器調(diào)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì).電子技術(shù)應(yīng)用[J],2004,30(8):30-33.?
[2]?崔迎煒,張曉林.利用DSP實(shí)現(xiàn)Flash的在線編程.遙測(cè)遙控[J],2002,(11):43-46.?
[3]?Extracting equivalent hex values from a COFF file.(literature number SPRA573). www.ti.com, 1999-07.?
[4]?Bootloading the TMS320VC5402 in HPI mode (literature?number SPRA382). www.ti.com. 1999-07.?