一種新型DSP軟件在線升級(jí)方法的研究與實(shí)現(xiàn)
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目前，常用的更新方法有2種：(1)直接刷新Flash中已有的代碼來實(shí)現(xiàn)軟件的升級(jí)。雖然該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是存在意外風(fēng)險(xiǎn)，即當(dāng)系統(tǒng)在更新軟件過程中意外斷電時(shí)，MCU或DSP中原有的正常版本程序也將被破壞、無法運(yùn)行，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。(2)在MCU或DSP的Flash中開辟2個(gè)空間A和B，分別作為主BOOT區(qū)和備BOOT區(qū)。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(shè)計(jì)或硬件電路的復(fù)雜性。因?yàn)镸CU或DSP中斷向量表的地址一般是固定的，所以只能依靠復(fù)雜的版本切換程序或硬件選擇器來實(shí)現(xiàn)A、B區(qū)域中2個(gè)版本軟件的切換。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種新型的軟件版本在線更新方法和3種更新方式，并且在數(shù)字控制芯片領(lǐng)域中得到了實(shí)際應(yīng)用。
1 dsPIC33F微控制器及地址空間分配
1．1 dsPIC33F微控制器
美國(guó)Microchip公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的dsPIC33F微控制器采用16 bit改良的哈佛架構(gòu)和C編譯器優(yōu)化的指令集，其帶有16 bit的數(shù)據(jù)總線和24 bit指令，以及4 MB指令字的線性程序存儲(chǔ)空間，尋址范圍最大64 KB。由于其本身內(nèi)部集成了多達(dá)256 KB的Flash程序存儲(chǔ)器和30 KB的數(shù)據(jù)SRAM，因此，只需要上電復(fù)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(hù)，防止在更新過程中發(fā)生更新文件出錯(cuò)、意外斷電等災(zāi)難性故障，本設(shè)計(jì)將dsPIC33F的Flash空間分為3個(gè)區(qū)域，如圖1所示。圖中(A)區(qū)用于存儲(chǔ)應(yīng)用程序正常版本；(B)區(qū)用于存儲(chǔ)應(yīng)用程序更新版本；(C)區(qū)用于存儲(chǔ)BOOT程序。其中(A)區(qū)、(B)區(qū)的分配空間大小相等，因?yàn)?B)區(qū)的主要用途在于存儲(chǔ)(A)區(qū)的運(yùn)行程序的更新版本軟件。
在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)Flash的大小、程序代碼長(zhǎng)度等因素靈活調(diào)節(jié)。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(yīng)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(yīng)用程序正常版本或是更新版本，其第一個(gè)運(yùn)行的指令都是跳轉(zhuǎn)到BOOT程序，其最后的2組地址都用于存放新的、有效的標(biāo)志位。所以，當(dāng)更新升級(jí)程序時(shí)，僅需要將應(yīng)用程序更新版本中的更新程序整體拷入應(yīng)用程序正常版本中即可，而不需區(qū)分其中的標(biāo)志位、跳轉(zhuǎn)指令和程序本體，簡(jiǎn)化了BOOT程序的設(shè)計(jì)。
2 BOOT功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
本軟件程序設(shè)計(jì)主要分為兩部分：應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和BOOT程序的設(shè)計(jì)。出廠時(shí)，應(yīng)用程序的正常版本放在圖1中(A)區(qū)，而BOOT程序放在圖1中(C)區(qū)。更新時(shí)，僅對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行更新。
系統(tǒng)上電復(fù)位時(shí)，軟件首先跳轉(zhuǎn)至BOOT程序開始運(yùn)行。BOOT程序首先檢測(cè)圖1(B)區(qū)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(qū)中的正常版本，再將圖1(B)區(qū)中的更新版本拷入圖1(A)區(qū)中，覆蓋正常版本后在圖1(A)區(qū)中設(shè)置正常版本有效標(biāo)志位；否則BOOT程序?qū)⒔K止軟件版本的更新，并設(shè)置更新失敗標(biāo)志。然后軟件將從圖1(C)區(qū)中BOOT程序跳回圖1(A)區(qū)中運(yùn)行應(yīng)用程序的正常版本。因?yàn)橹挥性诟掳姹居行r(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)無效。系統(tǒng)軟件主程序設(shè)計(jì)具體流程如圖2所示。
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