基于现场总线实现远程在线更新程序的技术

下：
＃ｉｎｃｌｕｄｅ＜ｓｔｒｉｎｇ．ｈ＞
｛
ＳＡＲＡＭ ＰｉｅＣｔｒｌＲｅｇｓ．ＰＩＥＣＴＲＬ．ｂｉｔ．ＥＮＰＩＥ＝０：
ＭｅｍＣｏｐｙ（＆Ｆｌａｓｈ２８一ＡＰＩ—ＬｏａｄＳＬａｒｔ，＆Ｆｌａｓｈ２８一ＡＰＩ—Ｌｏａｄ—
幽ｍ（”ＥＡＬＬＯＷ”）； ｍｅｍｃｐｙ（（ｖｏｉｄ奉）０ｘ０００Ｄ００，＆ＰｉｅＶｅｅｔＴａｂｌｅｌｎｉｔ，２５６）； ａｓｍ（”ＥＤＩＳ”）； ｝
程序开始 通知更新
２远程在线更新程序的实现原理
，１１公司提供了完整的片内Ｆｌａｓｈ存储器解决方 案。在程序编译前，要事先包含Ｆｌａｓｈ ＡＰＩ接口函数库
＜
ｎ鹊１１２８０８一ＡＰＩ＿Ｖ３０２．ＬＩＢ，里面包含了针对Ｆｌａｓｈ存储 器操作的全部函数集，只要修改部分代码就可以实现 功能，非常简单。 首先在ＣＣＳ３．３环境下，把要下载的程序编译生 成．ｏｕｔ文件。但该文件是ＣＯＦＦ格式的文件，并不是 一个完整纯粹可执行代码，其中包含存储器各个段的 起始地址和数据长度，以及其他一些辅助信息，所以该 文件一般都比较大，只能被ＣＣＳ的编程插件识别。 可通过，Ｉ．Ｉ提供的数据转换工具Ｈｅｘ２０００将．ｏｕｔ
ｊ
一Ｏ・．ｈｅｘ
一ｍａｐ・．ｍａｐ
—ｍｅｍｗｉｄｔｈ １６ ＲＯＭＳ
｛
ＦＬＡＳＨ：ｏｒｇ＝０ｘ３Ｆ００（１０，ｌｅｎ＝ｏｘ００８０００，ｒｏｍｗｉｄｔｈ＝１６，ｆｉＵ＝ ０ｘＦＦＦＦ
｝
下面以某大型雷达系统为例，具体说明其实现过 程。该雷达系统的硬件连接关系如图２所示。
１．３系统维护阶段
在实际工程应用中，编程方式Ｃ主要用于系统维 护阶段，在设备量众多、操作环境恶劣的情况下，远程 在线更新应用程序尤其重要。嵌入式设备中，应用程 序一般都是固化在Ｆ２８０８片内Ｆｌａｓｈ存储器资源中， 上电后通过Ｆｌａｓｈ存储器引导模式来加载应用程序。 采用这种方式启动可靠，可以节省外部资源，不需要再 增加额外硬件成本，因此被大鼍采用。编程方式ｃ同 样也不需要ＣＣＳ插件的支持，用远程通信方式获取编 程数据，用固化在Ｆｌａｓｈ存储器中含内嵌Ｆｌａｓｈ ＡＰＩ函 数接口的应用程序实现烧写Ｆｌａｓｈ存储器扇区。
ＰＡＧＥ＝０ Ｆｌａｓｈ２８一ＡＰＩ：
ｂｉｔ的片内Ｆｌａｓｈ存储器资源，被
分为ＦｌａｓｈＡ、ＦｌａｓｈＢ、ＦｌａｓｈＣ、ＦｌａｓｈＤ这４个扇区。该项 目中应用程序被固化在扇区ＦｌａｓｈＡ中。虽然Ｆ２８０８ 片内Ｆｌａｓｈ存储器有４个扇区资源，但不支持在其中 一个扇区运行程序去擦除或烧写其他扇区的功能，同 时Ｆｌａｓｈ存储器擦除操作的最小单位就是扇区，不支 持字节和段擦除。所以在对Ｆ２８０８片内Ｆｌａｓｈ存储器 进行擦写操作前，就必须先把存放在Ｆｌａｓｈ存储器中 的程序搬移到片内ｚｅｒｏ—ｗａｉｔｓｔａｔｅ的ＳＲＡＭ中。实现搬 移的函数原型为：
｝
ｒｅｔｕｒｎ；
Ｉ
Ｆｌａｓｈ
ＲＡＭ是一个特定的ＲＡＭ块，它在当前Ｆ２８０８器件中
ＡＰＩ库函数必须被放在程序段的．ｅｃｏｎｓｔ和 是一个２５６
ｋ×１６
ｂｉｔ的块。在数据空间中的起始地
．ｔｅｘｔ中，在上电后被初始化。在进行Ｆｌａｓｈ存储器擦 除、编程、校验时，它们必须首先被拷贝到ＳＲＡＭ中 去：
／／Ｃｏｐｙ ｔｈｅ Ｆｌａｓｈ ＡＰＩ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ
・１３・
Ｅｎｄ，＆Ｆｌａｓｈ２８一ＡＰＩ—ＲｕｒＩｓｔａｒｔ）；
同理，还必须把Ｆｌａｓｈ存储器中其他代码拷贝到 ＳＲＡＭ中：
万方数据
・研究与设计・
信息化研究
２００９年６月
为了方便操作，重新封装了Ｆｌａｓｈ存储器操作函 数，如下：
／／初始化，准备ＦＬＡＳＨ操作
ｖｏｉｄ
件握手校验功能非常重要。 ｃ）复位方式。在更新完程序后，系统必须要重新 启动，让Ｆ２８０８加载新的应用程序。在软件上可以采 取关闭喂狗或软件强行复位等方式，也可以在外部给 硬件复位信号使其重启。 ｄ）烧写问题。在应用程序烧写Ｆｌａｓｈ存储器过程 中，不能异常中断，否则有可能会导致Ｆｌａｓｈ存储器损 坏。
程在线更新。侧重介绍几种不同编程方式的选择原则、实现原理以及过程中需要注意的问题。这种
方式在实际工程运用中得到了验证，工作稳定可靠。 关键词：现场总线；ＴＭ￥３２０Ｆ２８０８；Ｆｌａｓｈ ＡＰＩ；在线更新程序 中图分类号．ＴＦｒ３１１．５３
０引言
ＴＭＳ３２０Ｆ２８ｘｘ是ｒ１１公司新一代侧重电动机控制 的３２位ＭＣＵ（微控制单元），用该芯片系列中 ＴＭＳ３２０Ｆ２８０８（简称Ｆ２８０８）设计的控制板一般都是嵌 人在其他设备中。要么是在结构上拆装很麻烦；要么 就是分布在不同的空间范围之内。例如某新一代航管 雷达中，用于检测控制的３０多个ＢＩＴＥ（机内测试设 备）就分别装在结构很复杂的功放组件和发射电源 中；某大型相控阵雷达中１ ６００多块信号采样板就分 布在阵面１０层楼的不同空间中¨Ｊ。在这种情况下，若 要更换一次程序，就要浪费大量的人力和精力。 鉴于此，本文在实际工程应用中提出一种解决方 案，借助系统内的网络和现场总线ＣＡＮ来实现Ｆ２８０８ 片内Ｆｌａｓｈ存储器程序远程在线更新的技术心】。
图２硬件系统连接关系
需要更新程序时，只要在ＰＣ端运行一套定制的 上位机软件，点击鼠标就能轻松实现所有控制单元的 程序更新。上位机软件把要编程数据，按ＵＤＰ协议发 送到各个不同地方的网络协议转换器，该设备接收到 网络数据后，立即完成把数据从网络格式到ＣＡＮ总线 格式的转换，然后通过串行ＣＡＮ总线传送给线上每一 个Ｆ２８０８单元。最终由内嵌在Ｆｌａｓｈ存储器中的应用 软件完成程序的更新工作。 实现应用程序远程更新功能的软件流程见图３。
ｋ×１６
ｕｓｅｒ
ｔｏ
ＭｅｍＣｏｐｙ（＆ｓｅｃｕｒｅＲａｍＦｕｎｅｓ—ｌｏａｄｓｔａｒｔ，＆ｓｅｃｕｒｅＲａｍＦｕｎｃｓ—ｌｏａｄ・ ｅｎｄ，＆ｓｅｅｕｒｅＲａｍＦｕｎｅｓ＿ｒｕｎｓｔａｒｔ）；
其中，ＭｅｍＣｏｐｙ函数的第１个参数为ＦｌａｓｈＤ存储 器中程序的起始地址，即源程序开始地址；第２个参数 为Ｆｌａｓｈ存储器中程序的结束地址，即源程结束序地 址；第３个参数为搬移至内存的首地址。 Ｆｌａｓｈ２８一ＡＰＩ和ｓｅｃｕｒｅＲａｍＦｕｎｃｓ段可以使用用户 链接命令文件．ｃｍｄ进行连接。这个段需要独立的装 载和运行地址。另外，还要让连接器生成一些全局符 号，这些全局符号可以用来决定装载地址、运行地址、 段长度。在实现把这个段从装载地址拷贝到它的运行 地址时需要这些信息。用户在链接命令文件．ｃｍｄ中， 要增加段定义部分如下：
Ｆ２８０８的编程方案
目前Ｆ２８０８的编程方式主要有３种，如图１所示。
图１
Ｆｌａｓｈ存储器的编程方式
收稿日期：２００９－０３－３０；修回日期：２００９－０５－１４。
万方数据
・１１・
・研究与设计・ 表１引导模式的选择
信息化研究
２００９年６月
文件转化成适于远程更新的ＨＥＸ数据流格式文件：
Ｈｅｘ２０００
１
１．１软件开发阶段 利用ＣＣＳ３．３自带的插件Ｆ２８ｘｘ
Ｏｎ—Ｃｈｉｐ Ｆｌａｓｈ
Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ来烧写Ｉ；＇２８０８片内Ｆｌａｓｈ存储器和ＯＴＰ （一次性可编程）存储器，也就是图１中的编程方式Ａ。
这种方式非常方便，可直接通过调试ｍＧ口来下载
程序。值得注意的是，调试时程序是放在ＳＲＡＭ中运 行，编程时程序是放在Ｆｌａｓｈ存储器中运行，因此需要 更换不同的．ｃｍｄ文件。 １．２量产烧写阶段 工程人员一般习惯通过ＳＣＩ—Ａ或ＥＣＡＮ—Ａ口来一 次性烧写片内Ｆｌａｓｈ存储器。编程方式Ｂ的优点是脱 离了ＣＣＳ插件的限制，提高了工作效率。因为Ｆ２８０８
第３５卷第６期 ２００９年６月
信息化研究
ｌｎｆｏｒｍａｔｉｚａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
Ｖ０１．３５ Ｎｏ．６
Ｊｕｎ．２００９
基于现场总线实现远程在线更新程序的技术
李桂新，蒋敏玉，黄
军 （南京电子技术研究所，江苏省南京市２１００１３）
摘要：在大型智能系统中，种类繁多的嵌入各种控制软件的设备分布于不同的使用环境中，如 何运用系统既有的现场总线来解决嵌入式设备程序的维护问题，是提高工作效率的关键所在。文中 介绍了一种基于ＣＡＮ总线实现远程在线更新程序的技术。运用ｒｒＩ公司提供的Ｆｌａｓｈ ＡＰＩ函数库，用 编程的方式来实现对ＴＭＳ３２０Ｆ２８０８片内Ｆｌａｓｈ存储资源的读写操作，再借助上位机辅助软件来实现远
ＣｒｅａｔｅＨｅｘ．ｃｍｄ。其中自编写的批处理文件
Ｃｒｅａｔｈｅｘ．ｃｍｄ的作用是指定引导表格式，内容如下：
／・一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一●／ ／幸Ｈｅｘ
ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
ｃｏｍｍａｎｄ ｆｄｅ．奉／
／・一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一・／
｝．ｏｕｔ 一ａ
／・输入的ＣＯＦＦ文件・／ ／￥选择ＡＳＣＩＩ格式・／ ／・输出ＨＥＸ文件名十／ ／・规定ＭＡＰ文件名・／
・１２・ 一申更一～请新一 一新序一 ］ｌ’］
从ＦｌａｓｈＤ拷 到ＦｌａｓｈＡ
—厂
ｌ ＿一重程ｒ
篝纛 鲎黼忑～ 弋
Ｆ２００８
重新启动
厂蓟ｉ蕊
＼结束
图３软件更新流程
万方数据
第３５卷第６期
李桂新，等：基于现场总线实现远程在线更新程序的技术
／／Ｗｅ ｍｕｓｔ ａｌｓｏ ｃｏｐｙ ｒｅｑｕｉｒｅｄ
・研究与设计・
ＰＡＧＥ＝Ｏ
ＭｅｍＣｏｐｙ（Ｕｉｎｔｌ６・ＳｏｕｒｃｅＡｄｄｒ，Ｕｉｎｔｌ６幸ＳｏｕｒｃｅＥｎｄＡｄｄｒ，
Ｕｉｎｔｌ６｝ＤｅｓｔＡｄｄｒ） ｛ ｗｈｉｌｅ（ＳｏｕｒｅｅＡｄｄｒ＜ＳｏｕｒｃｅＥｎｄＡｄｄｒ） ｛
・ＤｅｓｔＡｄｄｒ＋＋：｝ＳｏｕｒｅｅＡｄｄｒ＋＋：
另外，在Ｆ２８０８器件中，ＰＩＥ（外设扩展中断）模块 是用来管理中断请求。上电时，所有中断向量必须位 于非易失性存储器（如Ｆｌａｓｈ存储器）中。为保证正确 运行，还要把中断向量拷贝到ＰＩＥＶＥＣＴ ＲＡＭ中，这是 用户代码中器件初始化程序的一部分。ＰＩＥＶＥＣＴ
ｓｅｃｕｒｅＲａｍＦｕｎｅｓ： ＬＯＡＤ＝ＦＬＡＳＨＡ。 ＲＵＮ＝ＳＡＲＡＭ—ＬＩＨ０，
ＬＯＡＤ＿ＳＴＡＲＴ（一ｓｅｃｕｒｅＲａｍＦｕｎｅｓ＿ｌｏａｄｓｔａｒｔ）， ＬＯＡＤ—ＥＮＤ（＿ｓｅｃｕｒｅＲａｍＦｕｎｅｓ＿ｌｏａｄｅｎｄ）， ＲＵＮ＿ＳＴＡＲＴ（＿ｓｅｃｕｒｅＲａｍＦｕｎｃｓ＿ｒｕｎｓｔａｒｔ），
Ｖｏｉｄ
｛ 一１Ｆｌａｓｈ２８０８一ＡＰＩ—Ｖ３０２．１ｉｂ（．ｅｅｏｎｓｔ）
一１
Ｆｌａｓｈ２８０８一ＡＰＩ—Ｖ３０２．ｈｈ（．ｔｅｘｔ）
｝
ＬＯＡＤ＝ＦＬＡＳＨＡ，
ＲＵＮ＝ＳＡＲＡＭ—ＬＩＨ０，
ＬＯＡＤ＿ＳＴＡＲＴ（一Ｆｌａｓｈ２８一ＡＰＩ—ＬｏａｄＳＩ且ｒｔ），
ＬＯＡＤ—ＥＮＤ（一Ｆｌａｓｈ２８一ＡＰＩ—ＬｏａｄＥｎｄ）， ＲＵＮ＿ＳＴＡＲＴ（一Ｆｌａｓｈ２８＿ＡＰＩ—ＲｕｎＳｔａｒｔ），
ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ＲＡＭ．
当用户需要更新程序时，首先广播通知下属设备 Ｆ２８０８单元做好更新准备，然后再通过现场总线把要 写入的程序地址信息和数据信息，以ＣＡＮ数据帧格式 告知每一个在线设备。Ｆ２８０８单元把收到的ＣＡＮ数 据先写到临时ＦｌａｓｈＤ扇区。全部写完后再把收到的 总校验字与自己计算得到总校验字比较，校验无误后 再把ＦｌａｓｈＤ中的数据拷贝到ＦｌａｓｈＡ中，若发现有问 题，就申请重新更新程序。 由上述原理知道，实现程序远程在线更新的软件 主要是由２部分组成： １）上位机软件 可以用ＶＣ＋＋编写上位机软件，作用是按规定格 式读取ＨＥＸ文件中地址信息和数据信息。然后把读 到的信息转换成网络数据，按ＵＤＰ协议发送到网络 上。上位机软件是基于ＷＩＮ３２的，可以在任何具备网 卡的调试计算机上运行。 ２）下位机软件 该部分软件是实现远程在线更新技术的关键部 分。Ｆ２８０８有４
器件的引导ＲＯＭ是一个位于Ｏ】【３删－０ｘ３ＦＦＦＦ地
址处的４
ｋ×１６
ｂｉｔ只读存储器块。片上引导ＲＯＭ在
出厂时已设定好引导加载例程以便适应不同的系统要 求。引导ＲＯＭ提供了多种不同的引导模式，可以通 过３个ＧＰＩＯ引脚的状态来确定所需的引导模式。见 表１。 在硬件设计上，通过一个３位地址编码开关来实 现引导方式可选。 用户首先通过串口或ＣＡＮ口，把应用程序从外部 设备直接加载到片内ＳＲＡＭ中运行，然后通过程序接 口，用内嵌的Ｆｌａｓｈ应用编程接口（ＡＰＩ）函数把程序代 码直接写到片内Ｆｌａｓｈ存储器中去。这种方式只需要 使用一次，以后再更换程序就可以通过远程在线更新 的方式来实现。