一種新型DSP軟件在線(xiàn)升級方法的研究與實(shí)現
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目前，常用的更新方法有2種：(1)直接刷新Flash中已有的代碼來(lái)實(shí)現軟件的升級。雖然該方法實(shí)現簡(jiǎn)單，但是存在意外風(fēng)險，即當系統在更新軟件過(guò)程中意外斷電時(shí)，MCU或DSP中原有的正常版本程序也將被破壞、無(wú)法運行，導致系統崩潰。(2)在MCU或DSP的Flash中開(kāi)辟2個(gè)空間A和B，分別作為主BOOT區和備BOOT區。這種方法雖然提高了軟件更新的可靠性，但卻增加了程序設計或硬件電路的復雜性。因為MCU或DSP中斷向量表的地址一般是固定的，所以只能依靠復雜的版本切換程序或硬件選擇器來(lái)實(shí)現A、B區域中2個(gè)版本軟件的切換。
為了克服現有技術(shù)的不足，提出了一種新型的軟件版本在線(xiàn)更新方法和3種更新方式，并且在數字控制芯片領(lǐng)域中得到了實(shí)際應用。
1 dsPIC33F微控制器及地址空間分配
1．1 dsPIC33F微控制器
美國Microchip公司設計生產(chǎn)的dsPIC33F微控制器采用16 bit改良的哈佛架構和C編譯器優(yōu)化的指令集，其帶有16 bit的數據總線(xiàn)和24 bit指令，以及4 MB指令字的線(xiàn)性程序存儲空間，尋址范圍最大64 KB。由于其本身內部集成了多達256 KB的Flash程序存儲器和30 KB的數據SRAM，因此，只需要上電復位電路和外部晶振電路，以及用于主要核心工作模塊的3.3 V電源就可以正常工作而無(wú)需額外的外圍器件支持。
1．2 Flash地址空間分配
為了做到故障保護，防止在更新過(guò)程中發(fā)生更新文件出錯、意外斷電等災難性故障，本設計將dsPIC33F的Flash空間分為3個(gè)區域，如圖1所示。圖中(A)區用于存儲應用程序正常版本；(B)區用于存儲應用程序更新版本；(C)區用于存儲BOOT程序。其中(A)區、(B)區的分配空間大小相等，因為(B)區的主要用途在于存儲(A)區的運行程序的更新版本軟件。
在實(shí)際應用中，可以根據Flash的大小、程序代碼長(cháng)度等因素靈活調節。如果采用dsPIC33FJ64GP710控制器，其Flash空間范圍為0x0000-0xFFFF，每頁(yè)的大小為0x100，則dsPIC33FJ64GP710的Flash空間地址典型分配如表1所示。應用程序更新版本和正常版本的Flash空間大小都為0x7000，而且，不論是應用程序正常版本或是更新版本，其第一個(gè)運行的指令都是跳轉到BOOT程序，其最后的2組地址都用于存放新的、有效的標志位。所以，當更新升級程序時(shí)，僅需要將應用程序更新版本中的更新程序整體拷入應用程序正常版本中即可，而不需區分其中的標志位、跳轉指令和程序本體，簡(jiǎn)化了BOOT程序的設計。
2 BOOT功能的設計與實(shí)現
本軟件程序設計主要分為兩部分：應用程序的設計和BOOT程序的設計。出廠(chǎng)時(shí)，應用程序的正常版本放在圖1中(A)區，而B(niǎo)OOT程序放在圖1中(C)區。更新時(shí)，僅對應用程序進(jìn)行更新。
系統上電復位時(shí)，軟件首先跳轉至BOOT程序開(kāi)始運行。BOOT程序首先檢測圖1(B)區中的更新版本程序是新的、有效的，BOOT程序才會(huì )擦除圖1(A)區中的正常版本，再將圖1(B)區中的更新版本拷入圖1(A)區中，覆蓋正常版本后在圖1(A)區中設置正常版本有效標志位；否則BOOT程序將終止軟件版本的更新，并設置更新失敗標志。然后軟件將從圖1(C)區中BOOT程序跳回圖1(A)區中運行應用程序的正常版本。因為只有在更新版本有效時(shí)，才會(huì )擦除正常版本，因此，更新版本和正常版本不會(huì )同時(shí)無(wú)效。系統軟件主程序設計具體流程如圖2所示。
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