基于以太网的DSP远程加载技术研究

DSP具有高速的计算能力与丰富的外设接口，被广泛应用于嵌入式系统中。很多基于DSP的嵌入式系统被配置于苛刻的环境或偏远地区，当需要软件升级或程序更新时，人员无法进入或很难到达相应环境中，必须采用远程加载技术来完成升级和更新。以太网具有传输距离远、传输速率高的优点，是远程数据传输的良好载体，目前主流的DSP芯片均可扩展以太网接口。本文结合以太网技术，以TI公司的DSP芯片为例对DSP远程加载技术进行了研究。

　　DSP远程加载的核心思想包括3个方面：

　　① DSP能够收发远程控制端数据;

　　② DSP能够更新存放用户程序的Flash区域;

　　③ DSP能够获取用户配置选择是否需要远程加载。

　　基于上述3点，本文对DSP网络接口技术、DSP与Flash接口及驱动技术、远程加载配置技术进行了研究。

　　1　远程加载的硬件基础

　　1.1　DSP以太网接口技术

　　(1) 通过专用接口芯片扩展以太网接口

　　在TI公司早期的DSP中，如C5000、C6201、C6701等系列，芯片内部没有集成专用的以太网控制器，无法直接与以太网进行通信，必须通过DSP的EMIF(外部存储接口)与专用接口芯片连接来扩展以太网。这些专用芯片有CP2200、MC9S12NE6等。图1给出了TMS320C5410与CP2200的接口示意图[1]。

　　图1　TMS320C5410与CP2200的接口示意图

　　(2) 通过片内专用接口扩展以太网接口

　　随着DSP制造工艺的提高，很多DSP芯片内部已经集成了以太网控制器，如DM642、C6455、C6416等，只需要外接物理层芯片(如RTL8019AS、82540EM等)即可扩展以太网接口。图2给出了DSP通过片内专用接口直接扩展以太网示意图。

　　图2　DSP通过片内专用接口直接扩展以太网示意图

　　1.2　可编程Flash芯片

　　TI公司的高速DSP(C5000、C6000系列)均没有片上非易失性存储器，必须将程序保存在外部非易失性存储器中。通常采用可编程Flash存储器对DSP程序进行存储和加载，常用的Flash芯片有Intel公司的E28Fxx系列和AMD公司的AM29xx系列。图3给出了DSP与Flash的典型接口电路[2]。

　　图3　DSP与Flash的典型接口电路

1.3　远程运行模式配置

　　DSP在上电后，需要明确知道当前是处于程序更新模式还是处于程序正常运行模式，这就需要采用外部硬件控制电路，对DSP的加载进行配置，

　　图4　远程DSP配置加载模式电路示例

　　图4给出了一种远程DSP配置加载模式电路的示例。

　　用户通过远程配置DSP的GPIO接口为高电平或低电平来告知加载程序是否执行远程加载，在实际应用中具体实现可由用户自己定义。

　　2　远程加载的软件基础

　　2.1　NDK简介

　　在DSP上直接编写网络接口程序非常复杂，为了屏蔽底层细节，使用户可以将资源重点投入到应用程序的开发中，TI公司提供了网络开发套件NDK( Network Developer’s Kit)。NDK提供了从DSP底层驱动到TCP/IP" target="_blank">IP协议的整体解决方案，支持常规的TCP/IP服务，是实现DSP以太网扩展的重要支撑工具。图5给出了NDK的系统结构图[3]。

　　图5　NDK系统结构图

　　2.2　Flash驱动程序

　　Flash芯片需要专用的指令对其进行操作，主要指令包括擦除、读、写、复位等，根据这些操作指令就可以设计Flash驱动程序，图6给出了C6000系列的DSP对AM29F040进行编程的流程[4]。其中EMIF_Base_Addr为DSP外部存储接口地址;Prog_addr为目标Flash编程地址;Prog_data为目标Flash编程数据。

　　图6　Flash编程流程

　　3　基于网络的远程加载方法

　　3.1　远程加载流程

　　图7给出了典型的DSP加载方式以及程序在Flash中的存储方式，二次加载程序直接将用户程序加载到DSP中，无需额外处理[5]。

　　图7　典型的DSP加载方式

　　采用图7中所示方式无法实现远程加载，可以对典型加载方式进行扩展，增加网络接口功能，更改Flash存储方式，从而实现远程加载。DSP远程加载方式如图8所示。