基于以太網(wǎng)BOOTP協(xié)議的DSP程序加載技術(shù)

基于以太網(wǎng)BOOTP協(xié)議的DSP程序加載技術(shù)為了解決工業(yè)遠(yuǎn)程控制設(shè)備的軟件更新帶來的成本和效率問題，在研究了以TMS320C6670為核心的DSP系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和程序啟動的基礎(chǔ)上，提出了基于以太網(wǎng)的DSP程序遠(yuǎn)程加載方法。該方法主要基于BOOTP協(xié)議的廣播和以太網(wǎng)UDP協(xié)議實現(xiàn)。實踐表明，該加載技術(shù)靈活可靠，為遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的調(diào)試和更新提供了便利。引言隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和DSP技術(shù)飛速發(fā)展，許多智能儀器儀表、工業(yè)遠(yuǎn)程控制設(shè)備等能夠接入到互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、智能化的管理和控制。在這些設(shè)備中，有很多是以DSP為核心的設(shè)備，這些設(shè)備的程序代碼的引導(dǎo)啟動是一個很重要的問題。傳統(tǒng)的DSP設(shè)備的程序加載方法是通過硬件仿真器來完成的，但在實際工業(yè)應(yīng)用中，這種方法存在仿真器攜帶不便攜和設(shè)備軟件維護(hù)更新不方便等缺點。因此基于網(wǎng)絡(luò)的DSP軟件更新就是一種很好的解決方案。文中介紹了DSP程序加載的基本原理，以TI公司的多核DSPTMS320C6670為例，實現(xiàn)了一種基于以太網(wǎng)BOOTP協(xié)議的DSP程序加載技術(shù)，利用網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)DSP程序的動態(tài)加載，提高軟件更新效率。1原理這里使用傳統(tǒng)的PC機作為下載服務(wù)器，以TMS320C6670為核心的DSP設(shè)備作為客戶機，客戶機啟動后，不知道任何網(wǎng)絡(luò)信息，需要通過TCP/IP協(xié)議的相關(guān)協(xié)議IP、UDP、BOOTP提供的功能來實現(xiàn)信息的傳播?？蛻魴C通過BOOTP協(xié)議獲得所需相關(guān)網(wǎng)絡(luò)信息，然后通過UDP協(xié)議包獲取待執(zhí)行的引導(dǎo)程序，并運行之。1.1IP協(xié)議和UDP協(xié)議IP（InternetProtocol，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）是TCP/IP中網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。UDP（UserDatagramProtocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）是TC尸/IP傳輸層的無連接協(xié)議。由于完整的TCP/IP協(xié)議將占用大量系統(tǒng)資源，所以在高可靠的局域網(wǎng)中，可以采用UDP協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)包。1.2BOOTP協(xié)議客戶機啟動時，需從網(wǎng)絡(luò)上獲取三種信息：本機的IP地址、下載服務(wù)器的IP地址、待下載的運行程序。BOOTP（BOOTstrappingProtocol）能為無盤機獲得啟動所需的所有信息。在發(fā)送BOOTP請求之前，BOOTP客戶既不知道自己的IP地址，也不知道服務(wù)器的IP地址，BOOTP必須通過廣播方式發(fā)送請求。BOOTP服務(wù)器收到請求后，根據(jù)以太網(wǎng)地址，從下載數(shù)據(jù)庫中查出相應(yīng)應(yīng)答表項，構(gòu)成BOOTP響應(yīng)，再應(yīng)答之。對于服務(wù)器而言，此時客戶機的IP地址已經(jīng)知道，可以直接應(yīng)答，不必用廣播方式。BOOTP報文交易就是請求，響應(yīng)一個來回，交易成功與否只有客戶知道，因此當(dāng)服務(wù)器關(guān)閉或網(wǎng)絡(luò)工作不正常時，將導(dǎo)致交易出錯或報文丟失，客戶需進(jìn)行重傳處理（每3s重傳一次）。當(dāng)有多個響應(yīng)（多服務(wù)器響應(yīng)或BOOTP應(yīng)答延時），可設(shè)一個標(biāo)志，客戶只接受并處理第一個響應(yīng)，其余都拋棄。1.3BOOTP包格式BOOTP包格式如圖1所示。包操作碼/消息類型：1=BOOTREQUEST（引導(dǎo)請求），2=BOOTREPLY（引導(dǎo)應(yīng)答）。硬件地址類型：1=10M以太網(wǎng)。硬件地址長度：6是10M以太網(wǎng)。跳躍點數(shù)：用于跨網(wǎng)引導(dǎo)，由路由器使用。事務(wù)ID：一個隨機數(shù)，用來匹配引用請求和應(yīng)答?？蛻舳艘龑?dǎo)所用秒數(shù)：由客戶端填寫，客戶端引導(dǎo)開始后的過去的秒數(shù)?？蛻舳薎P地址：BOOTP客戶將此置為0，要求服務(wù)器應(yīng)答本客戶的IP地址。你的IP地址：BOOTP客戶將此設(shè)置為0。服務(wù)器IP地址：由服務(wù)器在引導(dǎo)應(yīng)答返回。網(wǎng)關(guān)IP地址：用于跨網(wǎng)引導(dǎo)時使用。客戶端硬件地址：客戶填充本機MAC地址。服務(wù)器主機名：用于跨網(wǎng)引導(dǎo)時使用。引導(dǎo)文件名：BOOTP請求置為0，服務(wù)器應(yīng)答時將由BOOTPTAB填充一個特定的運行程序路徑名。標(biāo)準(zhǔn)選項域：此域用于BOOTP客戶從服務(wù)器獲得一系列標(biāo)準(zhǔn)選項，例如網(wǎng)管IP地址、網(wǎng)關(guān)IP地址、DNS域名服務(wù)器IP地址、客戶機名等。1.4以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包格式以太網(wǎng)請求包格式如圖2所示。DIX以太網(wǎng)中包含目標(biāo)MAC地址（一般為FF：FF：FF：FF：FF：FF）和源MAC地址（即設(shè)備本身MAC地址）。IPV4中包含版本號、長度、協(xié)議、校驗和及源地址IP和目標(biāo)地址IP（這里IP地址均為）。UDP中包含源端口、目標(biāo)端口、長度及校驗和。以太網(wǎng)引導(dǎo)包格式如圖3所示。2硬件設(shè)計系統(tǒng)采用多核TMS320C6670DSP芯片作為主控芯片，其內(nèi)置千兆網(wǎng)絡(luò)協(xié)處理器，所以外圍電路只需增加物理層芯片。結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。3下載實現(xiàn)過程客戶機：當(dāng)硬件復(fù)位時，在RESET信號上升前，配置好開發(fā)板上的撥碼開關(guān)SW3、SW4、SW5、SW6，確定TMS320C6670芯片為以太網(wǎng)引導(dǎo)方式。RBL（ROMBootLoader）配置SerDes，SGMII和PASS準(zhǔn)備接收來自以太網(wǎng)