TS201的嵌入式系統軟件遠程更新方法

基于DSP的遠程程序更新方法很多[12]，但在燒寫(xiě)的時(shí)候均要求系統不能斷電，否則將造成整個(gè)系統軟件崩潰，只能人工通過(guò)JTAG口調試燒寫(xiě)才能恢復。如何有效提高系統維護的可靠性成為一個(gè)重要的問(wèn)題。本文創(chuàng )新地提出基于多DSP的程序分片、數據分段的高可靠性遠程更新軟件設計，并列舉了多個(gè)增強可靠性的應用方法。本文以某型號無(wú)線(xiàn)遠程監控系統為例，具體描述該設計的實(shí)際應用。

1　系統結構

本系統處理數據多，計算量大，又有很強的實(shí)時(shí)性要求，選用ADI公司的高速處理芯片TigerSharc201s。Flash選用JS28F128，容量為256 Mb。系統設計采用兩片ADSP并行的模式。系統結構如圖1所示，TS201A為主DSP，TS201B為從DSP。主DSP經(jīng)Flash采用EPROM加載方式，再通過(guò)Link口引導加載從DSP。本處理系統支持多種工作模式，監控中心通過(guò)內部協(xié)議遠程管控處理系統。從DSP實(shí)現信號處理計算，把處理計算結果傳遞給主DSP;主DSP實(shí)現管控模塊，通過(guò)外圍芯片FPGA的串口協(xié)議發(fā)送給無(wú)線(xiàn)傳輸設備，通過(guò)CDMA模塊用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的形式，發(fā)送到監控中心軟件。監控中心通過(guò)協(xié)議對其可實(shí)現遠程管理，包括數據庫文件更新、程序更新和狀態(tài)模式轉換。

圖1　系統結構

2　遠程更新原理及實(shí)現

2.1　設計原理

Flash內部分為256個(gè)block，可以擦寫(xiě)任意位置的block段，沒(méi)有擦寫(xiě)的block數據不會(huì )丟失。根據這一特性，把兩片DSP軟件程序和分段的數據庫的燒寫(xiě)位置分開(kāi)。Flash空間地址分配如圖2所示。

圖2　Flash空間地址分配示意圖

監控中心按照內部協(xié)議把數據庫或程序文件分包，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )下發(fā)到以TS201為核心的信號處理機。處理機接收完數據后，通過(guò)自身的燒寫(xiě)功能，把新數據自動(dòng)寫(xiě)入Flash中。重新啟動(dòng)后，DSP重載實(shí)現遠程分片更新程序的功能。程序的初始化設置中，每次會(huì )自動(dòng)讀回Flash中的數據，完成更新數據庫參數的功能。

為了增加遠程更新的可靠性，把兩片DSP程序分開(kāi)位置燒寫(xiě)。由于主DSP只涉及管理控制功能，所以把主DSP程序作為整個(gè)系統的“殼”，一般不作更新。用從DSP實(shí)現其主要的性能計算，它的加載通過(guò)主DSP的Link口引導。這樣，大部分的在線(xiàn)維護和算法程序升級通過(guò)更新從DSP就能完成。在更新的過(guò)程中，主DSP程序不會(huì )受影響，增強了系統的可靠性，也不必擔心突然掉電會(huì )導致系統軟件的崩潰。

2.2　基于TS201的遠程更新過(guò)程

本系統制定內部協(xié)議，實(shí)現遠程更新的指令交互。信號處理機接收指令，按照協(xié)議決定遠程更新的內容，分為軟件更新或者數據庫更新。若為軟件更新再區分主、從DSP軟件更新;若為數據庫更新，根據數據庫信息決定更新的位置和段數。

本系統的數據庫文件為30K×4字節，分為6段。根據無(wú)線(xiàn)傳輸設備的發(fā)送能力，把數據按照每包198字節分包，每包包括報頭、總包數、包號和校驗位等信息，數據協(xié)議具體格式如下：

報頭：SOH;

報文長(cháng)度：本包數據的長(cháng)度，包括報頭，固定為198;

總包數：此次程序或者數據庫文件分成的總包數;

包號：本包的編號;

數據：需要更新的數據;

校驗位：占3個(gè)字節，包括1個(gè)字節的奇偶校驗位、2個(gè)字節的CRC校驗位。

發(fā)送更新文件時(shí)，系統采用握手協(xié)議。信號處理機每接收到1包數據，將發(fā)回饋信息給監控中心，監控中心接收到成功回饋信息后，再發(fā)下1包數據。否則將進(jìn)入等待模式，10 s后自動(dòng)重發(fā)此包數據。若連續重發(fā)3次仍然不成功，才放棄此次更新。信號處理機軟件機制和監控中心一樣，發(fā)送回饋后進(jìn)入等待模式，10 s后自動(dòng)重新發(fā)送回饋信息，最多重發(fā)3次，才放棄更新，重新回到工作狀態(tài)，直到接收到新的下發(fā)指令。

信號處理機接收完全部的數據包后，還要進(jìn)行包號核對，確認無(wú)誤后，用協(xié)議通知監控中心即將進(jìn)入燒寫(xiě)模式。按照Flash特定的讀寫(xiě)指令，把RAM中的數據由Flash的第20個(gè)block起始位置開(kāi)始寫(xiě)入。如果是數據庫，按照協(xié)議解讀數據段號，把燒寫(xiě)起始位置改為相應block的地址。燒寫(xiě)完成后，將燒寫(xiě)成功與否的信息回饋給監控中心。在不斷電的情況下，系統此時(shí)仍然是按照舊的軟件版本運行。系統設計了遠程的硬重啟，通過(guò)指令控制繼電器。繼電器連接電源模塊，實(shí)現短暫的斷電功能，從而實(shí)現DSP的重新加載，完成程序或者數據庫更新。詳細的遠程更新流程如圖3所示。

圖3　遠程更新流程

2.2.1　FPGA程序實(shí)現

FPGA負責片選串口信號，TS201為高速設備。為了不頻繁打斷TS201的進(jìn)程，在FPGA中設計9個(gè)字節的FIFO。FIFO滿(mǎn)即向TS201發(fā)送IRQ外部中斷信號，通知TS201讀取數據，FPGA接收1個(gè)讀信號清空FIFO中的1個(gè)數據。

2.2.2　TS201中斷程序實(shí)現

串口采用中斷的方式接收，具體的ISR部分實(shí)現如下：

interrupt(SIGIRQ1, isr_uart2);//設置串口中斷地址

interrupt(SIGTIMER1LP,TIMER1_ISR); //設置定時(shí)器中斷地址

void isr_uart2() {

int i;

int buf_uart[9];

for(i=0;i9;i++){

buf_uart[i]=*UART_ADD_2;//讀取數據線(xiàn)上的數據

buf_uart[i] =buf_uart[i] 0xff; //避免數據線(xiàn)串擾，只取數據線(xiàn)上的低8位

}

……

}

② 定時(shí)器程序設計。TS201有Timer0和Timer1兩個(gè)定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器又分為高位和低位兩個(gè)寄存器。本系統采用Timer1的低位寄存器做10 s定時(shí)。

void TIMER1_ISR( ){

int i,tempp;//關(guān)閉定時(shí)器