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一種基于CAN總線的DSP程序加載技術(shù)
摘要：為靈活方便地調(diào)試磁懸浮列車上眾多基于ＤＳＰ芯片的控制系統(tǒng)，介紹了一種基于ＣＡＮ總線的ＤＳＰ程序加載技術(shù)。該技術(shù)使對(duì)ＤＳＰ芯片程序的加載可以脫離仿真器而直接受控于列車的主控機(jī)。該技術(shù)可靠性高、使用靈活方便，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。ＤＳＰ芯片程序的加載與運(yùn)行都主要依賴于仿真器，而ＤＳＰ仿真器價(jià)格高、體積大，這使得磁懸浮列車系統(tǒng)的調(diào)試很不靈活方便；且這些基于ＤＳＰ芯片的系統(tǒng)一旦脫離仿真器就只能運(yùn)行事前載入的單一的程序，也使系統(tǒng)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(jù)這些原理，基于ＣＡＮ總線，實(shí)現(xiàn)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(jī)。由于主控機(jī)的靈活性很大，磁懸浮列車系統(tǒng)在調(diào)試時(shí)就可根據(jù)需要對(duì)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(yùn)行，非常方便靈活。
１ ＣＡＮ總線的特點(diǎn)及工作原理
ＣＡＮ?Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ，即控制器局域網(wǎng)?總線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(jié)點(diǎn)發(fā)送信息?多個(gè)節(jié)點(diǎn)接收信息?實(shí)現(xiàn)了全分布式多機(jī)系統(tǒng)?提高了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)目煽啃浴Ｆ浣Y(jié)構(gòu)形式如圖１所示。ＣＡＮ總線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(jié)點(diǎn)發(fā)送到空閑的總線上?每個(gè)節(jié)點(diǎn)的ＣＡＮ總線接口必須接收總線上出現(xiàn)的所有信息?因此各節(jié)點(diǎn)都設(shè)置有一個(gè)接收寄存器?該寄存器接收信息?然后根據(jù)信息標(biāo)文符決定是否讀取信息包中的數(shù)據(jù)以判斷是否使用這一信息。
ＣＡＮ總線的特點(diǎn)是以通信數(shù)據(jù)塊編碼代替?zhèn)鹘y(tǒng)的地址編碼?ＣＡＮ總線面向的是數(shù)據(jù)而不是節(jié)點(diǎn)?這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制?加入或減少設(shè)備不影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。基于ＣＡＮ總線的各種系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需要任意改變節(jié)點(diǎn)數(shù)量。ＣＡＮ總線收發(fā)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度最多為８?jìng)�(gè)字節(jié)?因而不存在占線時(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(dá)１Ｍｂ／ｓ?距離為４０ｍ??最遠(yuǎn)可達(dá)１０ｋｍ?速率為５ｋｂ／ｓ?。對(duì)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。
２ ＤＳＰ芯片的程序加載與運(yùn)行原理
在本項(xiàng)技術(shù)中，ＤＳＰ的程序加載與啟動(dòng)運(yùn)行是通過(guò)對(duì)其ＨＰＩ ８位并行口的操作實(shí)現(xiàn)的。下面先簡(jiǎn)單介紹一下ＤＳＰ的ＨＰＩ ８位并行口以及如何對(duì)它進(jìn)行讀寫操作，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(shù)據(jù)寄存器?、ＨＰＩＡ?ＨＰＩ Ａｄｒｅｓｓ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ，地址寄存器?。寫ＨＰＩＣ寄存器控制ＨＰＩ并口的讀寫方式以及數(shù)據(jù)高低字節(jié)的讀寫順序等；寫ＨＰＩＡ寄存器控制寫入或讀出數(shù)據(jù)的具體地址（自增模式下?２?為數(shù)據(jù)寫入／讀出時(shí)的初始地址）；從ＨＰＩＤ直接寫入／讀出數(shù)據(jù)。
ＨＰＩ有兩種讀寫方式：普通模式下的讀寫按照ＨＰＩＡ的地址將ＨＰＩＤ的數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存或?qū)⒃摰刂返臄?shù)據(jù)讀入ＨＰＩＤ；自增模式下ＨＰＩＡ則是首地址，每次讀或?qū)懖僮骱笏紩?huì)自動(dòng)指向下一個(gè)待讀寫的地址。
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(zhí)行文件是一種．ｏｕｔ文件。本方法中首先調(diào)用ＴＩ公司提供的ｈｅｘ５００．ｅｘｅ程序，將其轉(zhuǎn)換為．ｈｅｘ文件?３?，這種．ｈｅｘ文件的組織結(jié)構(gòu)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(jié)表示當(dāng)前塊包含的待加載的有效數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，第二、第三個(gè)字節(jié)表示這些有效數(shù)據(jù)寫入ＤＳＰ內(nèi)存時(shí)的首地址，從第五個(gè)字節(jié)開(kāi)始是待寫入ＤＳＰ內(nèi)存的有效數(shù)據(jù)（第四個(gè)字節(jié)通常為０ｘ００，是無(wú)效數(shù)據(jù)），超出當(dāng)前有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)不需要處理。需要注意的是，文件的結(jié)尾（也就是最后一個(gè)塊）的第一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)是０，表示當(dāng)前塊為文件的結(jié)尾，其后的任何數(shù)據(jù)都是無(wú)效數(shù)據(jù)。
知道這種．ｈｅｘ文件的組織結(jié)構(gòu)后，就可以分離出其中的有效數(shù)據(jù)，然后就可將這些有效數(shù)據(jù)寫入ＤＳＰ的內(nèi)存。本技術(shù)是通過(guò)ＤＳＰ的ＨＰＩ口來(lái)完成寫操作的。具體如下：
首先對(duì)ＤＳＰ復(fù)位，清除原來(lái)的數(shù)據(jù)；然后在單片機(jī)的控制下從．ｈｅｘ文件讀出每次寫入的初始地址，從這些初始地址開(kāi)始不斷地將有效數(shù)據(jù)寫入ＤＳＰ的內(nèi)存；寫操作完成后，向ＤＳＰ的內(nèi)存地址０ｘ００７ｆ寫數(shù)據(jù)０ｘ８０００，程序即啟動(dòng)，開(kāi)始執(zhí)行。
３ 系統(tǒng)的組成
系統(tǒng)組成框圖如圖２所示。
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