一種基于CAN總線(xiàn)的DSP程序加載技術(shù)

摘要：為靈活方便地調試磁懸浮列車(chē)上眾多基于ＤＳＰ芯片的控制系統，介紹了一種基于ＣＡＮ總線(xiàn)的ＤＳＰ程序加載技術(shù)。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。

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。

１ 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�；�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)。

２ 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)。

２．１ 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。

２．２ 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。

３ 系統的組成

系統組成框圖如圖２所示。

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