基于CAN總線(xiàn)的DSP芯片程序受控加載設計實(shí)現

　　CAN 是Controller Area Network 的縮寫(xiě)（以下稱(chēng)為CAN），是ISO國際標準化的串行通信協(xié)議。在當前的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中，出于對安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求，各種各樣的電子控制系統被開(kāi)發(fā)了出來(lái)。由于這些系統之間通信所用的數據類(lèi)型及對可靠性的要求不盡相同，由多條總線(xiàn)構成的情況很多，線(xiàn)束的數量也隨之增加。為適應“減少線(xiàn)束的數量”、“通過(guò)多個(gè)LAN，進(jìn)行大量數據的高速通信”的需要，1986 年德國電氣商博世公司開(kāi)發(fā)出面向汽車(chē)的CAN 通信協(xié)議。此后，CAN 通過(guò)ISO11898 及ISO11519 進(jìn)行了標準化，現在在歐洲已是汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )的標準協(xié)議。 　　現在，CAN 的高性能和可靠性已被認同，并被廣泛地應用于工業(yè)自動(dòng)化、船舶、醫療設備、工業(yè)設備等方面?，F場(chǎng)總線(xiàn)是當今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計算機局域網(wǎng)。它的出現為分布式控制系統實(shí)現各節點(diǎn)之間實(shí)時(shí)、可靠的數據通信提供了強有力的技術(shù)支持。

　　該技術(shù)使對DSP芯片程序的加載可以脫離仿真器而直接受控于列車(chē)的主控機。該技術(shù)可靠性高，使用靈活方便，具有很強的實(shí)用性。

　　磁懸浮列車(chē)上有很多基于DSP芯片的模塊和系統。目前， DSP芯片程序的加載與運行都主要依賴(lài)于仿真器，而DSP仿真器價(jià)格高、體積大，這使得磁懸浮列車(chē)系統的調試很不靈活方便；且這些基于DSP芯片的系統一旦脫離仿真器就只能運行事前載入的單一的程序，也使系統的靈活性受到了很大的限制。 本文研究了DSP芯片程序加載的基本原理，并根據這些原理，基于CAN總線(xiàn)，實(shí)現了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。由于主控機的靈活性很大，磁懸浮列車(chē)系統在調試時(shí)就可根據需要對其上各個(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)運行，非常方便靈活。

　　2 CAN總線(xiàn)的特點(diǎn)及工作原理

　　CAN Control Area Network,即控制器局域網(wǎng) 總線(xiàn)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)節點(diǎn)發(fā)送信息 多個(gè)節點(diǎn)接收信息 實(shí)現了全分布式多機系統提高了數據在網(wǎng)絡(luò )中傳輸的可靠性?其結構形式如圖1所示?CAN總線(xiàn)的信息存取利用了廣播式的存取工作方式 信息可以在任何時(shí)候由任何節點(diǎn)發(fā)送到空閑的總線(xiàn)上每個(gè)節點(diǎn)的CAN總線(xiàn)接口必須接收總線(xiàn)上出現的所有信息因此各節點(diǎn)都設置有一個(gè)接收寄存器 該寄存器接收信息 然后根據信息標文符決定是否讀取信息包中的數據以判斷是否使用這一信息? CAN總線(xiàn)的特點(diǎn)是以通信數據塊編碼代替傳統的地址編碼 CAN總線(xiàn)面向的是數據而不是節點(diǎn)這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可使網(wǎng)絡(luò )內的節點(diǎn)個(gè)數在理論上不受限制 加入或減少設備不影響整個(gè)系統的工作?基于CAN總線(xiàn)的各種系統可以根據用戶(hù)需要任意改變節點(diǎn)數量?CAN總線(xiàn)收發(fā)數據的長(cháng)度最多為8個(gè)字節因而不存在占線(xiàn)時(shí)間問(wèn)題 可以保證通信的實(shí)時(shí)性通信速率最高可達1Mb/s距離為40m 最遠可達10km速率為5kb/s ?對通信介質(zhì)的要求較低可以是光纖或同軸電纜甚至雙絞線(xiàn)?　　

　　4 DSP芯片的程序加載與運行原理

　　在本項技術(shù)中,DSP的程序加載與啟動(dòng)運行是通過(guò)對其HPI 8位并行口的操作實(shí)現的?下面先簡(jiǎn)單介紹一下DSP的HPI 8位并行口以及如何對它進(jìn)行讀寫(xiě)操作,然后介紹本文研究的這種DSP程序加載技術(shù)?

　　4.1 DSP芯片的并口(HPI)簡(jiǎn)介

　　HPI并行口的讀寫(xiě)操作主要由DSP的三個(gè)16位寄存器控制,它們分別是:HPIC HPI Control Register,控制寄存器 ?HPID HPI Data Register,數據寄存器 ?HPIA HPI Adress Register,地址寄存器 ?寫(xiě)HPIC寄存器控制HPI并口的讀寫(xiě)方式以及數據高低字節的讀寫(xiě)順序等;寫(xiě)HPIA寄存器控制寫(xiě)入或讀出數據的具體地址(自增模式下2 為數據寫(xiě)入/讀出時(shí)的初始地址);從HPID直接寫(xiě)入/讀出數據?

　　HPI有兩種讀寫(xiě)方式:普通模式下的讀寫(xiě)按照HPIA的地址將HPID的數據寫(xiě)入內存或將該地址的數據讀入HPID;自增模式下HPIA則是首地址,每次讀或寫(xiě)操作后它都會(huì )自動(dòng)指向下一個(gè)待讀寫(xiě)的地址?

　　4.2 DSP芯片的程序加載與啟動(dòng)

　　由CCS編譯器生成的DSP可執行文件是一種.out文件?本方法中首先調用TI公司提供的hex500.exe程序,將其轉換為.hex文件3,這種.hex文件的組織結構具體如下: 它由一個(gè)一個(gè)的塊(block)組成,每一個(gè)塊的第一個(gè)字節表示當前塊包含的待加載的有效數據的長(cháng)度,第二?第三個(gè)字節表示這些有效數據寫(xiě)入DSP內存時(shí)的首地址,從第五個(gè)字節開(kāi)始是待寫(xiě)入DSP內存的有效數據(第四個(gè)字節通常為0x00,是無(wú)效數據),超出當前有效數據長(cháng)度的數據不需要處理?需要注意的是,文件的結尾(也就是最后一個(gè)塊)的第一個(gè)字節的數據是0,表示當前塊為文件的結尾,其后的任何數據都是無(wú)效數據? 知道這種.hex文件的組織結構后,就可以分離出其中的有效數據,然后就可將這些有效數據寫(xiě)入DSP的內存?本技術(shù)是通過(guò)DSP的HPI口來(lái)完成寫(xiě)操作的?具體如下: 首先對DSP復位,清除原來(lái)的數據;然后在單片機的控制下從.hex文件讀出每次寫(xiě)入的初始地址,從這些初始地址開(kāi)始不斷地將有效數據寫(xiě)入DSP的內存;寫(xiě)操作完成后,向DSP的內存地址0x007f寫(xiě)數據0x8000,程序即啟動(dòng),開(kāi)始執行?　　

　　5 系統的組成

　　系統組成框圖如圖2所示? ISA插卡通過(guò)ISA插槽與PC機(即相當于磁懸浮系統上的主控機)連接,受PC機的控制,接收來(lái)自PC機的數據,向PC機轉發(fā)收到的數據?插卡上有SJA1000芯片,通過(guò)它與PCB板上的SJA1000實(shí)現數據交換?

　　CB板上的SJA1000的數據/地址信號線(xiàn)與單片機的P0并口相連,同時(shí)P0并口也與DSP的HPI并口數據線(xiàn)HD0~7相連?在單片機的控制下,SJA1000接收來(lái)自PC機的數據,并將其通過(guò)P0并口發(fā)送給單片機,然后單片機再將這些數據通過(guò)HPI發(fā)送給DSP?