概述

? 在嵌入式系統DSP軟件的開發過程中，比較通用的方法是利用廠商提供的仿真器通過DSP上的JTAG端口對DSP軟件進行在線調試與加載" title="加載">加載。該方法在軟件調試階段非常方便，但是在復雜的嵌入式系統中，DSP系統可能只是整個系統的一部分。完成系統對接后，DSP分系統與整個系統配合工作，一旦出現問題，就需要將DSP分系統與整個系統分離，露出JTAG端口后才能實現軟件的調試與加載。

?

? 本文提供了一種利用計算機串口" title="串口">串口實現DSP軟件加載的方法，并實現了它的軟硬件系統。該方法在DSP分系統階段利用JTAG仿真器進行程序加載與調試，將支持串口加載的DSP程序嵌入DSP應用軟件中。完成整個復雜系統后，就可以通過串口傳輸線利用計算機對DSP系統進行加載，而無需再將DSP系統分離。該系統已經在實際運用中取得了良好的效果。

?

? 計算機串口加載系統基本框圖如圖1所示。該系統通過PC的串行端口，經傳輸線將加載文件發送給DSP，DSP收到加載文件之后，將其燒寫" title="燒寫">燒寫入FLASH，系統下電重啟后，DSP運行BootLoader程序，加載文件就從FLAH加載到了DSP中。本文將從DSP與計算機串口通信的實現、DSP對FLASH的燒寫以及加載文件的生成三個方面，對該串口加載技術進行詳細論述。其中DSP采用了TI公司的TMS320C6201（以下簡稱6201）DSP。

DSP與PC串口通信的實現

?? PC機串口采用通用異步接收器/發送器（UART）標準，支持RS232通信協議。UART標準是比較成熟的串行數據交換協議，因為它是異步方式的，所以通信鏈路不需要發送時鐘信號。UART傳輸協議含有用來幫助同步接收器接收數據" title="接收數據">接收數據的起始位和停止位。數據序列中一個高電平到低電平的轉變標志著傳送的開始。在開始位后，數據位首先從LSB串行發送。奇偶校驗位是可選的，這取決于UART的格式。每幀數據都以停止位結束（通常為邏輯高電平）。

?

?? 6201是高性能的數字信號處理器，它并不支持異步的UART通信。通常進行串口通信時使用它的多通道緩沖串口McBSP(Multichannel Buffered Serial Port)，這種串口模塊由C2000系列以及C5000系列DSP的標準串口發展而來，是一種同步串行接口，不支持UART標準。為了實現與UART的通信，需要在硬件和軟件方面進行調整。

?

硬件連接

? 本系統的硬件連接如圖2所示。6201的McBSP的數據輸入和幀同步輸入都與UART的發送數據線相連，這是因為UART的串行數據線既有數據信息，又有幀信息，而此時UART的接收數據線與McBSP的輸出數據線相連。本系統為了提高數據傳輸距離、增強數據傳輸的可靠性，采用RS422協議方式傳輸數據，即McBSP和PC在發送端利用轉換器將信號轉為RS422信號傳輸，在接收端將信號轉為RS232格式接收。

軟件實現

?? 本系統需要PC與DSP共同配合完成，因此軟件分為PC部分和DSP部分。PC部分主要負責將加載文件傳輸給DSP，即主要完成與DSP的通信功能；DSP部分軟件主要負責接收加載文件并將加載文件燒寫入FLASH中，編程的重點在于實現McBSP的異步傳輸功能。

?

PC部分編程

?? 本系統PC部分程序主要在Visual C++ 6.0環境下開發。串口初始化參數、傳輸數據地址、各項操作指令等信息傳遞給程序，程序對收到的各種信息進行相應處理，最終實現數據由PC到DSP的發送。

?

?? 對串口各項屬性的初始化以及串口數據的發送與接收等操作，主要利用現有控件MSComm來實現。MSComm控件是Microsoft公司提供的簡化Windows下串行通信編程的ActiveX控件，通過串行端口發送和接收數據，為應用程序" title="應用程序">應用程序提供串行通信功能。它在串口編程時非常方便，實際上是調用了Windows的API函數，但程序員不必再了解復雜的API函數就可控制串行通信。通信的過程實際上是對屬性的操作和對控件事件的響應。

?

?? MSComm控件在VC中包含26個屬性。其中重要的屬性有：CommPort為設置并返回連接的串行端口號；Settings為設置并返回波特率、奇偶校驗、數據位、停止位；PortOpen為返回通信端口的狀態或打開關閉端口；Input為返回并刪除接收緩沖區中的數據流；Output為往傳輸緩沖區寫數據流（文本數據或二進制數據）等。通過對屬性的操作就可以完成串行口的初始化設置、查詢及通信。

?

?? 因為本系統主要用于DSP的文件加載，因此對實時性的要求并沒有DSP應用程序高，在考慮通信協議時，主要以保證傳輸數據的正確性為主要出發點。通信時，PC首先發送通信開始標識符，然后等待應答。在收到正確應答信號后，首先發送數據地址、數據長度等信息，然后再開始發送數據。發送時以單個字符為單位，一次發送一個字符，然后等待DSP將接收到的字符回傳，收到回傳字符后與原發送字符比較，確認一致后再進行下一個字符的發送。

?

? 在具體實現中，由于文件數據量大，經常會出現發送錯誤的情況，并導致發送程序中斷，因此對該流程進行了改進。發現接收到的數據與原數據不符時并未馬上返回錯誤信息結束數據發送，而是將該數據重復發送，在10次內如果發送成功則繼續發送后續數據，如果超過10次則返回錯誤信息，結束發送。

?

DSP程序設計

?? DSP軟件分為兩部分，一部分是實現該DSP主要功能的應用程序部分，一部分是支持該串口加載系統的DSP程序。

在實際應用中，DSP應用軟件為一個無限循環，支持該串口加載系統的DSP程序作為軟件的一部分嵌入在無限循環中。正常情況下，DSP運行實現該DSP主要功能的應用程序部分，當McBSP的接收數據中斷服務程序收到PC傳來的連接信號后，則觸發主程序進入串口加載程序。整個過程如圖3所示。

? 6201使用McBSP內部的采樣時鐘，McBSP可以配置成接收和發送數據模式。實際操作中UART的1bit對應于McBSP的8bit字，因此DSP發送數據時軟件必須將1bit擴展成要發送的8bit，同樣，接收數據時也要將接收到的每個8bit字壓縮成lbit。這就要求設置采樣速率發生器產生一個內部串行時鐘是串行波特率的8倍。每個UART字都以一個下降沿開始，這個下降沿可以用作幀同步輸入。數據線和幀同步信號都連接到UART的輸出上就可以得到這一信號（詳見硬件連接部分）。

?

? 本系統以8N1(8個數據位，沒有奇偶校驗位，1個停止位)的格式從UART接收和發送1bit。對6201相應寄存器進行配置，將發送和接收數據分為兩部分：第一部分包含9個8bit的字，是開始位和8個數據位；第二部分包含1個8bit的字，是停止位。假設DSP發送或接收一個字符a，它的ASCII碼為0x00111001，在內存中的存儲形式如圖4所示。在接收到之后要對其進行解碼處理，去掉起始位和停止位并將其進行壓縮；在發送時要將各位進行擴展并加上起始位和停止位。

加載文件燒寫

? 加載文件燒寫部分程序也在DSP上運行，主要完成的功能是將收到的加載文件燒寫入FLASH指定位置中。系統下電重啟后，新寫入FLASH的加載文件被加載入DSP，從而實現了DSP的串行加載。

對于FLASH的燒寫，應根據所選FLASH芯片型號，按照手冊要求先對特定地址寫入控制字符，然后再進行相應的燒寫或擦出操作。

?

加載文件的生成

?? 用戶編寫的應用軟件經過匯編、鏈接等操作后生成后綴名為.out的文件，該文件為TI公司的COFF格式的二進制目標文件，可以通過JTAG仿真器直接加載運行。但是對于串口傳輸以及FLASH燒寫等操作來說，需要將其轉化為16進制字符串形式的文本文件。

?

?? 運行TI公司提供的hex6x.exe可完成上述操作，TI公司還提供了一系列的命令選項來選擇生成16進制文件的格式。在具體操作中，可以將文件名、命令選項等操作全部集成在后綴為.cmd的文件中，然后運行hex6x.exe對該后綴為.cmd的文件進行操作，即可生成所需要的16進制文件。

?

結論

? TMS320C6000系列DSP的多通道緩沖串口McBSP是一個同步串口，因此不能與通用異步接收/發送器直接連接。但是，通過對DSP相關控制寄存器的簡單調整，在軟件控制下，UART與TMS320C6000之間的通信成為可能，該通信功能的實現也是所設計的串口加載系統的難點和重點。本論文對此串口加載系統硬件接口和必要的軟件部分做了詳細介紹，該系統硬件結構簡單、通信線少、高速可靠，已經在實際運用中取得了良好效果。