一種基于CAN總線的DSP程序加載技術(shù)

1、一種基于CAN總線的DSP程序加載技術(shù)摘要為靈活方便地調(diào)試磁懸浮列車上眾多基于DSP芯片的控制系統(tǒng)，介紹了一種基于CAN總線的DSP程序加載技術(shù)。該技術(shù)使對(duì)DSP芯片程序的加載可以脫離仿真器而直接受控于列車的主控機(jī)。該技術(shù)可靠性高、使用靈活方便，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。關(guān)鍵詞總線單片機(jī)磁懸浮列車上有很多基于DSP芯片的模塊和系統(tǒng)。目前，范文先生網(wǎng)收集整理DSP芯片程序的加載與運(yùn)行都主要依賴于仿真器，而DSP仿真器價(jià)格高、體積大，這使得磁懸浮列車系統(tǒng)的調(diào)試很不靈活方便；且這些基于DSP芯片的系統(tǒng)一旦脫離仿真器就只能運(yùn)行事前載入的單一的程序，也使系統(tǒng)的靈活性受到了很大的限制。本文研究了DSP芯片程序加載

2、的基本原理，并根據(jù)這些原理，基于CAN總線，實(shí)現(xiàn)了DSP芯片程序的受控加載，使得DSP芯片程序的加載與啟動(dòng)可直接受控于上位主控機(jī)。由于主控機(jī)的靈活性很大，磁懸浮列車系統(tǒng)在調(diào)試時(shí)就可根據(jù)需要對(duì)其上各個(gè)控制模塊的主控DSP芯片加載不同的程序，控制它的啟動(dòng)運(yùn)行,非常方便靈活。1 C AN總線的特點(diǎn)及工作原理C ANC o n t r o 1 A r e aNetwork,即控制器局域網(wǎng)總線是一種有效支持分布式控制或定時(shí)控制的串行通訊網(wǎng)絡(luò)它以半雙工的方式工作一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息多個(gè)節(jié)點(diǎn)接收信息實(shí)現(xiàn)了全分布式多機(jī)系統(tǒng)提高了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)目煽啃浴Ｆ浣Y(jié)構(gòu)形式如圖1所示。CAN總線的信息存取利用了廣播式的存取

3、工作方式信息可以在任何時(shí)候由任何節(jié)點(diǎn)發(fā)送到空閑的總線上每個(gè)節(jié)點(diǎn)的CAN總線接口必須接收總線上出現(xiàn)的所有信息因此各節(jié)點(diǎn)都設(shè)置有一個(gè)接收寄存器該寄存器接收信息然后根據(jù)信息標(biāo)文符決定是否讀取信息包中的數(shù)據(jù)以判斷是否使用這一信息。CAN總線的特點(diǎn)是以通信數(shù)據(jù)塊編碼代替?zhèn)鹘y(tǒng)的地址編碼CAN總線面向的是數(shù)據(jù)而不是節(jié)點(diǎn)這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制加入或減少設(shè)備不影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。基于CAN總線的各種系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需要任意改變節(jié)點(diǎn)數(shù)量。CAN總線收發(fā)數(shù)據(jù)的長度最多為8個(gè)字節(jié)因而不存在占線時(shí)間問題可以保證通信的實(shí)時(shí)性通信速率最高可達(dá)1Mb/s距離為40m最遠(yuǎn)可達(dá)10km速率為5kb/

4、s。對(duì)通信介質(zhì)的要求較低可以是光纖或同軸電纜甚至雙絞線。2DSP芯片的程序加載與運(yùn)行原理在本項(xiàng)技術(shù)中，DSP的程序加載與啟動(dòng)運(yùn)行是通過對(duì)其HPI8位并行口的操作實(shí)現(xiàn)的。下面先簡單介紹一下DSP的HPI8位并行口以及如何對(duì)它進(jìn)行讀寫操作，然后介紹本文研究的這種DSP程序加載技術(shù)。2.IDSP芯片的并口HPI簡介HPI并行口的讀寫操作主要由DSP的三個(gè)16位寄存器控制，它們分別是HPICHPIControlRegister,控制寄存器、HPIDHPIDataRegister,數(shù)據(jù)寄存器、HPIAHPIAdressRegister,地址寄存器。寫HPIC寄存器控制HPI并口的讀寫方式以及數(shù)據(jù)高低字節(jié)

5、的讀寫順序等；寫HPIA寄存器控制寫入或讀出數(shù)據(jù)的具體地址自增模式下2為數(shù)據(jù)寫入/讀出時(shí)的初始地址；從HPID直接寫入/讀出數(shù)據(jù)。HPI有兩種讀寫方式普通模式下的讀寫按照HPIA的地址將HPID的數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存或?qū)⒃摰刂返臄?shù)據(jù)讀入HPID;自增模式下HPIA則是首地址，每次讀或?qū)懖僮骱笏紩?huì)自動(dòng)指向下一個(gè)待讀寫的地址。2.2DSP芯片的程序加載與啟動(dòng)由CCS編譯器生成的DSP可執(zhí)行文件是一種.out文件。本方法中首先調(diào)用TI公司提供的hex500.exe程序，將其轉(zhuǎn)換為.hex文件3,這種.hex文件的組織結(jié)構(gòu)具體如下它由一個(gè)一個(gè)的塊b1ock組成，每一個(gè)塊的第一個(gè)字節(jié)表示當(dāng)前塊包含的待加載的有

6、效數(shù)據(jù)的長度，第二、第三個(gè)字節(jié)表示這些有效數(shù)據(jù)寫入DSP內(nèi)存時(shí)的首地址，從第五個(gè)字節(jié)開始是待寫入DSP內(nèi)存的有效數(shù)據(jù)第四個(gè)字節(jié)通常為0x00,是無效數(shù)據(jù)，超出當(dāng)前有效數(shù)據(jù)長度的數(shù)據(jù)不需要處理。需要注意的是，文件的結(jié)尾也就是最后一個(gè)塊的第一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)是0,表示當(dāng)前塊為文件的結(jié)尾，其后的任何數(shù)據(jù)都是無效數(shù)據(jù)。知道這種.heX文件的組織結(jié)構(gòu)后，就可以分離出其中的有效數(shù)據(jù),然后就可將這些有效數(shù)據(jù)寫入DSP的內(nèi)存。本技術(shù)是通過DSP的HPI口來完成寫操作的。具體如下首先對(duì)DSP復(fù)位，清除原來的數(shù)據(jù)；然后在單片機(jī)的控制下從.hex文件讀出每次寫入的初始地址，從這些初始地址開始不斷地將有效數(shù)據(jù)寫入DSP的

7、內(nèi)存；寫操作完成后，向DSP的內(nèi)存地址0x007f寫數(shù)據(jù)0x8000,程序即啟動(dòng)，開始執(zhí)行。3系統(tǒng)的組成系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。ISA插卡通過ISA插槽與PC機(jī)即相當(dāng)于磁懸浮系統(tǒng)上的主控機(jī)連接，受PC機(jī)的控制，接收來自PC機(jī)的數(shù)據(jù)，向PC機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)收到的數(shù)據(jù)。插卡上有SJA1000芯片，通過它與PCB板上的SJA1000實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。PCB板上的SJA1000的數(shù)據(jù)/地址信號(hào)線與單片機(jī)的P0并口相連，同時(shí)P。并口也與DSP的HPI并口數(shù)據(jù)線HD07相連。在單片機(jī)的控制下，SJA1000接收來自PC機(jī)的數(shù)據(jù)，并將其通過P0并口發(fā)送給單片機(jī)，然后單片機(jī)再將這些數(shù)據(jù)通過HPI發(fā)送給DSP04系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)4

8、.1硬件實(shí)現(xiàn)根據(jù)系統(tǒng)組成框圖，各個(gè)具體模塊的硬件實(shí)現(xiàn)如圖3、圖4、圖5所示圖3為單片機(jī)的接口電路，并口?0與SJA1000的并行數(shù)據(jù)口D0D7如圖4所示及DSP的HPI口如圖5所示相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換SJA100。接收來自CAN總線的數(shù)據(jù)，通過并行數(shù)據(jù)口口0D7及3P0口發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)并經(jīng)過處理后又通過P0口和HPI轉(zhuǎn)發(fā)給DSPoHBIL、HCTO、CHT1、HR/W為HPI口的控制信號(hào)2，故HPI的讀寫等操作都受控于單片機(jī)。CSCAN為SJA1000的選通信號(hào)，/RST為SJA100。與DSP的復(fù)位信號(hào)；RD、WR分別為讀寫控制信號(hào)。4.2軟件實(shí)現(xiàn)PC機(jī)程序負(fù)責(zé)對(duì).hex文件的分析，并根據(jù)分析結(jié)果，通過SJA1000,將每一個(gè)塊的頭部和有效數(shù)據(jù)有區(qū)別地向CAN總線上發(fā)送，直到遇到文件結(jié)束符為止。單片機(jī)控制程序負(fù)責(zé)接收從SJA1000上傳的CAN總線上的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)的性質(zhì)即該幀數(shù)據(jù)是頭部還是有效數(shù)據(jù)，然后通過DSP芯片的HPI并行口將有效數(shù)據(jù)正確地寫入相應(yīng)的內(nèi)存地址。本文研究的這項(xiàng)技術(shù)提供了一種簡單易行、成本低廉的DSP程序加載方法。這項(xiàng)技術(shù)具