用FPGA实现DSP远程在线编程.doc

用FPGA实现DSP远程在线编程 摘要：本文介绍了一种新的使用串行通信进行DSP远程在线编程方法。对设计中的主要技术：DSP与PC机的串口通信、Flash编程以及DSP自引导等进行了详细介绍。结合TI公司的TMS320VC33处理器，阐述了具体的实现方法。关键词：DSP? FPGA? 串口? FLASH ??? ???????? ?随着微电子技术的飞速发展，通用数字信号处理器（DSP）的性价比不断提高，在数字信号处理、通信、控制等领域运用的越来越广泛。在以前的DSP系统中，大部分使用EPROM，E2PROM等存储器来存放程序码。由于这类存储器的编程条件比较苛刻，需要将芯片取下后，使用专用的编程器来编程，给系统的升级、尤其是比较复杂、不易拆装的系统升级带来了一定难度。非易失性存储器FLASH由于不需要复杂的编程环境、可以直接使用板上MCU进行编程，同时还具有容量大、速度快、功耗低的特点,已经广泛应用于DSP、嵌入式系统和其它可编程系统中，提高了DSP的在线编程能力。??? DSP在线编程是指不更改目标系统硬件的情况下，实现系统功能的更新。传统实现DSP在线编程的方法是：通过JTAG（或MPSD）接口下载FLASH写入程序和代码数据到DSP片内运行，实现对FLASH的编程。它由于具有下载速度快、无需添加额外接口设备等优点，被DSP开发者广泛采用。其具体实现方法，可以参考有关文献[1]。虽然传统方法实现起来比较简单，但也存在很多的局限性：??? (1)?JTAG（或MPSD）接口不能满足远距离传输要求,难以实现远端系统的在线编程。??? (2)?不能在高、低温等复杂环境下工作。??? (3)?由于要连接仿真器进行程序下载,常常需要打开设备外壳。??? (4)?接口信号太多,难以在掌上PDA等小体积设备中应用。??? 鉴于以上局限性，本文提出使用串口进行DSP在线编程。这种方法进行程序加载具有方便、灵活的特点。由于使用串行接口，接口信号简单；同时RS422串行传输具有距离远（能够实现异地程序下载）、抗干扰性能好、环境适应性强等特点，适合于工业控制、遥测控制、自动控制等领域的DSP系统程序重加载。 ??????? ??? 下面结合某遥测信号处理系统，详细介绍这种DSP在线编程方法，并对所涉及的串口编程、FLASH写入、DSP自引导等主要技术分别进行叙述。 1、系统简介 图1.1 系统框图 在此系统中，数据传输使用RS422串口标准，由于PC机使用RS232串口标准，所以要通过RS422/232转换器来实现协议转换，MAX488实现差分/单端转换。FPGA为Altera公司EP20K100E，用它来实现串并数据转换和产生串口接收中断 (INT3)。TMS320VC33通过与FPGA的并行接口来实现读取、发送数据。DSP程序存储在FLASH芯片SST39VF160中，如图1.1 所示。???? DSP程序经调试完成后，首次写入Flash由DSP仿真器经JTAG口实现，此后的程序更新则都通过串口在线完成，不需要仿真器的参与。当要更新程序时，主控PC机首先发程序加载指令给DSP，在DSP返回确认指令后，主控PC就与DSP建立了通信连接；接下来开始按低字节在前，高字节在后的顺序依次加载新程序到DSP。DSP在收到了一帧正确的数据后，便立即将该帧数据写入FLASH。在程序加载结束后，主控PC机发送查询指令，检查数据校验和是否正确，如不正确则重新建立连接，将所有程序数据重传。在系统重新上电后，DSP自动从FLASH加载、运行更新后的程序。 2、 TMS320VC33与PC机串口通信实现 2.1? 通讯协议??? PC机与DSP串行传输波特率为19.2kbps,数据位格式约定为： 1个起始位，8个数据位，1个奇校验位，1个停止位。8位数据中，低位（D0）在前，高位(D7)在后，如图2.1所示。字(16bit)传输时低字节在前、高字节在后。 2.2? 硬件接口?? MAX488[2]芯片是Maxim公司生产的低功耗、高速、高可靠性RS422/TTL转换器。电路设计中使用MAX488实现电平转换接口，电路如图2.2示：??? 图2.2 MAX488输入输出 ?? EP20K100E[3]是Altera公司开发的高性能、高密度FPGA。主要片内资源为：10万个典型门、4160个LEs、26个ESB，53248位RAM 。使用FPGA实现DSP地址分配如下：? FLASH读写地址： 0x00000-0x0100000? DSP写串口地址： 0? DSP读串口地址： 0串口接收中断号: INT3自启动选择信号：INT02.3? 串口程序设计?? 由于DSP不能直接与PC机进行异步串行