1前言
TMS320F281x处理器(以下简称F281x)是美国德州仪器公司(TI)的32位定点数字信号处理器(DSP)，主要应用于伺服电机控制等领域。随着近年来电动舵系统在众多领域的使用，F281x处理器在数字控制领域得到广泛应用，但还没有详细具有可实施性的程序在线升级资料可供参考。F281x片内拥有128 KBx16位的F1ash存储器数据区，可以满足绝大多数程序及数据的存储需求，将程序烧写到片内Flash的最简便方法可利用TI的烧写插件通过JTAG进行，但在实际工程应用中，产品交付后往往需要在不拆盖的情况下对软件进行升级，且JTAG的线引到外面后容易受到干扰而使程序跑飞，所以远程在线升级功能是对电动舵系统研制生产的重要内容。
本文根据电动舵系统的工作特点，提出一种通过RS-485、1553B等总线接口的远程在线升级方法，详细介绍了其设计方法与操作步骤，并已在工程项目中验证了该方法的可实施性。
2设计思路
通过TI公司CCS3.3编译的代码产生工具所产生的目标文件是一种COFF文件格式，即.out文件。数据在COFF格式文件中以段形式形成，不同的段存放不同类型的内容。应用中通过编写连接器命令文件(.cmd)将这些段正确地分配到DSP的地址空间，DSP集成开发环境CCS经编译链接之后。生成.out文件和.map文件，.map文件详细描述了.cmd文件中定义的各段起始地址以及使用长度。COFF文件格式DSP能够识别，但不能直接烧写到Flash存储器，必须将.out文件转换为DSP能识别的数据格式，即hex的数据文件。
实现远程在线升级的软件分为上位机软件、DSP底层软件和DSP内部升级模块。上位机软件主要用于.out文件的格式转换和数据传输等，而底层软件主要将串口发送的数据烧写至Flash。F281x每次上电复位，先运行DSP底层软件，判断是否需要重新烧写Flash。若需要，则将串口发送的目标代码或舵系统参数烧写至F281x片内Flash指定扇区，否则将继续执行原有的用户目标代码。DSP内部升级模块主要用于接收在线升级数据，控制在线更新配置开关状态和完成Flash存储器的擦除与写入操作。
3设计与实现
3.1可执行文件转换方法
上位机软件主要实现人机界面转换，完成用户程序解析等工作，可使用VC++或者Labwindows设计编写。上位机软件实现以下功能：通信状态检查，转换.out文件，传输hex格式数据。
可利用TI公司提供的hex2000生成工具将.out文件转换为可以直接烧写到FLASH的hex文件格式，hex文件格式包括ASCII-Hex、Intel、TI-Txt等格式。hex2000生成工具在CCS 3.3安装包中附带。
3.2DSP底层软件实现
F281x底层软件主要是根据上位机传来的命令进行相应操作，若启动在线升级则进行擦除flash、写flash或进行校验操作；否则就执行原目标代码。远程在线升级可以将代码烧写到F281X内部Flash，烧写F281x内部flash可以使用TI提供的API函数库烧写技术，API函数库烧写技术是利用TI公司的编程算法。该算法定义良好，操作简单，可以脱离烧写插件运行。API烧写算法包含：
a)擦除flash函数：Flash_Erase(SectorMask, FEraseStat)，其中SectorMask为擦除扇区，FEraseStat为返回状态，若为0则擦除成功，若为1则擦除失败。
b）烧写函数：Flash_Program(Flash_ptr,Buffer,Length,&ProgStatus)，其中Flash_ptr为烧写的内部flash起始地址，Buffer代码接收后暂时存放的起始地址，Length为代码长度，ProgStatus为返回状态，若为0则烧写成功，若为1则烧写失败。
c）校验函数：Flash_Verify(Flash_ptr,Buffer,Length,&VerifyStatus) ，其中Flash_ptr为烧写的内部flash起始地址，Buffer代码接收后暂时存放的起始地址，Length为代码长度，ProgStatus为返回状态，若为0则校验正确，若为1则校验错误。
3.3将API函数从FLASH中搬运到RAM中
由于F281x不能用flash的一个扇区去操作另一个扇区，不仅要把初始化flash寄存器的函数搬运到RAM中，API有关函数及文件也要搬运到RAM中运行。
3.4程序上传更新
a）在进行程序上传更新前应先擦除DSP内部Flash存储器单元的ABCD区，但不能擦除DSP内部Flash存储器单元的其它数据存储区。
擦除Flash存储区具体流程见图1中(a)图所示。
图1工作流程
b）按3.1节方法将可执行文件转换为hex格式数据，转换后的数据较大，需将代码段分多次写入到Flash存储器的ABCD数据区内，完成程序代码的更新。
程序数据写入Flash存储区具体流程图1中(b)图所示。
3.5 舵系统参数上传更新
通常，舵系统的参数包括舵系统的控制参数、电位计的线性度参数以及电气零位参数等，相比电液舵机和模拟式控制的电动舵机利用电路调整方式，采用数字式控制器的电动舵机可以通过软件设置电位计的线性度、控制参数和电气零位等参数，舵机研制生产中可以采用参数上传更新，简化舵系统调试流程，大大提高了产品调试效率。
在进行舵系统参数上传更新前应先擦除DSP内部Flash存储器单元的E区(以E区为例)，但不能擦除DSP内部Flash存储器单元ABCD数据存储区，在Flash存储器单元的E区擦除完成后，将上传参数写入Flash存储器单元的E区，完成舵系统参数上传更新操作。
舵系统参数上传更新具体流程图1中(c)图所示
4结论
本文根据电动舵系统的研制工作实践基础，提出了一种基于F281x的远程在线升级方法，利用Flash远程在线升级技术，可以根据产品实际需求及时更新，提高了产品的可维护性和扩展性，该技术能在一定程度上提高我厂电动舵系统的研制生产效率，同时，使我厂掌握了电动舵系统研制中的一项重要技术，提升了我厂在电动舵系统领域的竞争力。
为便于我厂设计人员在项目研发中尽快掌握应用此更新技术，本文给出了关键部分程序及流程。在实际应用中应注意事项：
a）上传的代码尽量不要在DSP空间运行，程序容易受干扰跑飞；
b）调用F281x的API相关代码必须搬运到RAM中运行，否则会对片内Flash造成损坏；
c）在线升级过程中确保应DSP供电正常，否则可能会对片内Flash造成损坏。
参考文献：
[1] TMS320F281x Control and Interrupts Reference Guide (Rev.A).Texas Instruments. 12 Oct 2012.
[2] TMS320F281x Boot ROM Reference Guide (Rev.B).Texas Instruments. 05 Nov 2004.
[3] 《TMS320X281x DSP原理及C程序开发》.苏奎峰,吕强,等.北京：北京航空航天大学出版社,2011.
