電子技科大學(xué) 符鴻亮 解梅

引 言

目前市面上存在大量基于DSP的嵌入式系統(tǒng)，隨著系統(tǒng)的完善和功能的增強(qiáng)，幾乎所有的DSP系統(tǒng)都面臨著軟件更新的問題，這時，更新方法的簡易和高效就顯得特別重要。在基于DSP(數(shù)字信號處理器)的嵌入式系統(tǒng)中，軟件更新通常需要借助仿真器將最新的程序下載到目標(biāo)板上，然后將程序?qū)懭敕且资痛鎯ζ髦�。同時，由于新程序編澤、鏈接后生成的各段的大小和運行空間會發(fā)生變化，系統(tǒng)引導(dǎo)程序也需要作相應(yīng)的改動。例如：上一個版本的程序?qū)?yīng)的.text段的運行空間位于0x80000000～0x80000l00，而新程序?qū)?yīng)的.text段的運行空間則位于0x80001000～0x80001110，.text段的運行空間和長度都發(fā)生了變化。另外，引導(dǎo)程序的任務(wù)之一是將.texl，段的數(shù)據(jù)從Flash中復(fù)制到其運行空間，因此就必須重新修改引導(dǎo)程序，將.text段復(fù)制的起始地址由0.x80000000改為0x80001000，并將復(fù)制長度改為0xll0，每一次軟件更新都會重復(fù)上面的步驟。在遠(yuǎn)程系統(tǒng)控制應(yīng)用中，這種更新方法就顯得非常不便；在需要同時對大量的DSP系統(tǒng)進(jìn)行軟件更新或經(jīng)常需要軟件更新的情況下，這種方法的效率也非常低下。

筆者通過對TMS320C6713[1]DSP系統(tǒng)引導(dǎo)過程的分析和COFF[2](公共目標(biāo)文件格式)文件格式的分析，提出了一個軟件自動更新的方案，并在基于TI公司的TMS320C6713芯片與SST公司的SST39VFl601并行Flash芯片組成的硬件平臺上實現(xiàn)；最后還簡單介紹了本方案在TMS320VC5409系統(tǒng)上的實現(xiàn)。實現(xiàn)本方案的一個前提是DSP硬件系統(tǒng)上具有某種接口，可以從計算機(jī)中下載COFF文件到本地系統(tǒng)上，筆者使用的平臺是通過UART接口連接計算機(jī)，使用Windows自帶的超級終端工具，通過Xmodem協(xié)議將COFF文件下載到目標(biāo)系統(tǒng)上，當(dāng)下載完成后更新就會自動完成。DSP重新上電或復(fù)位后運行的就是最新的程序。本方案主要包括兩個過程：一是通過解析COFF文件得到所需的數(shù)據(jù)并燒入Flash；二是系統(tǒng)上電后自動根據(jù)Flash中最新的數(shù)據(jù)引導(dǎo)、運行。下面詳細(xì)描述兩個過程的實現(xiàn)方法。

1 COFF文件解析

C或匯編程序在編譯后會生成很多段(如.text、.bss、.switch、.cinit、.data等)，這些段又可以分為需要初始化的段和不需要初始化的段。這里，需要初始化和不需要初始化是針對系統(tǒng)引導(dǎo)來說的。例如：.text為程序代碼數(shù)據(jù)，系統(tǒng)上電后需要引導(dǎo)程序從Flash中復(fù)制到其運行空間中，稱為“需要初始化的段”；.bss為初始化為0的數(shù)據(jù)空間，這個初始化為0的動作在C語言環(huán)境建立時進(jìn)行，屬于系統(tǒng)程序的一部分，與引導(dǎo)程序無關(guān)，稱為“不需要初始化的段”。這樣，只需要保存初始化的段到Flash中，而并不需要通過段的名稱來識別哪些段是需要初始化的段，哪些是不需要初始化的段，兩種類型可以通過COFF文件中的段信息表部分來區(qū)分。

1.1 COFF文件簡介

COFF文件是DSP匯編器和鏈接器創(chuàng)建的目標(biāo)文件，通常為項目目錄下的Debug目錄里后綴為.0ut的文件。在COFF文件中包含文件頭、可選擇的頭信息、段信息表、每個初始化段的數(shù)據(jù)和重定位信息、符號表、字符串表。從中可以看出，COFF文件中包含了很多冗余的信息成分。為了節(jié)省空間、提高效率，在這里不直接將COFF文件燒進(jìn)Flash，而只保存所需的信息，即每個初始化段的數(shù)據(jù)和程序的人口地址。下面詳細(xì)描述如何從COFF文件中得到這些信息。

1.2 COFF文件格式

在COFF文件中，文件頭部分提供了該文件中包含的段的個數(shù)，解析程序會根據(jù)段的個數(shù)掃描每個段的信息并保存初始化段的數(shù)據(jù)；可選擇的頭信息包含了程序的入口地址，在系統(tǒng)引導(dǎo)結(jié)束后會直接跳轉(zhuǎn)到這個地址，系統(tǒng)就開始正常工作。段信息表的格式說明如表1所列。其中，段物理地址是該段的執(zhí)行地址，也就是程序運行時該段所在的空間；原始數(shù)據(jù)文件指針指向段數(shù)據(jù)在COFF文件中的位置，如果該段為初始化段，那么從這里就可以得到需要寫入Flash的數(shù)據(jù)的位置。計算如下：

段數(shù)據(jù)地址=COFF文件起始地址+原始數(shù)據(jù)文件指針