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基于以太网BOOTP协议的DSP程序加载技术

2018年02月06日 16:16 次阅读

为了解决工业远程控制设备的软件更新带来的成本和效率问题,在研究了以TMS320C6670为核心的DSP系统的结构和程序启动的基础上,提出了基于以太网的DSP程序远程加载方法。该方法主要基于BOOTP协议的广播和以太网UDP协议实现。实践表明,该加载技术灵活可靠,为远程控制系统的调试和更新提供了便利。

引言

随着科学技术的不断进步,网络通信技术和DSP技术飞速发展,许多智能仪器仪表、工业远程控制设备等能够接入到互联网,实现网络化、智能化的管理和控制。在这些设备中,有很多是以DSP为核心的设备,这些设备的程序代码的引导启动是一个很重要的问题。传统的DSP设备的程序加载方法是通过硬件仿真器来完成的,但在实际工业应用中,这种方法存在仿真器携带不便携和设备软件维护更新不方便等缺点。因此基于网络的DSP软件更新就是一种很好的解决方案。

文中介绍了DSP程序加载的基本原理,以TI公司的多核DSP TMS320C6670为例,实现了一种基于以太网BOOTP协议的DSP程序加载技术,利用网络通信实现DSP程序的动态加载,提高软件更新效率。

1 原理

这里使用传统的PC机作为下载服务器,以TMS320C6670为核心的DSP设备作为客户机,客户机启动后,不知道任何网络信息,需要通过TCP/IP协议的相关协议IP、UDP、BOOTP提供的功能来实现信息的传播。客户机通过BOOTP协议获得所需相关网络信息,然后通过UDP协议包获取待执行的引导程序,并运行之。

1.1 IP协议和UDP协议

IP(Internet Protocol,互联网协议)是TCP/IP中网络层协议。UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)是TC尸/IP传输层的无连接协议。由于完整的TCP/IP协议将占用大量系统资源,所以在高可靠的局域网中,可以采用UDP协议发送数据包。

1.2 BOOTP协议

客户机启动时,需从网络上获取三种信息:本机的IP地址、下载服务器的IP地址、待下载的运行程序。

BOOTP(BOOTstrapping Protocol)能为无盘机获得启动所需的所有信息。在发送BOOTP请求之前,BOOTP客户既不知道自己的IP地址,也不知道服务器的IP地址,BOOTP必须通过广播方式发送请求。BOOTP服务器收到请求后,根据以太网地址,从下载数据库中查出相应应答表项,构成BOOTP响应,再应答之。对于服务器而言,此时客户机的IP地址已经知道,可以直接应答,不必用广播方式。

BOOTP报文交易就是请求,响应一个来回,交易成功与否只有客户知道,因此当服务器关闭或网络工作不正常时,将导致交易出错或报文丢失,客户需进行重传处理(每3 s重传一次)。当有多个响应(多服务器响应或BOOTP应答延时),可设一个标志,客户只接受并处理第一个响应,其余都抛弃。

1.3 BOOTP包格式

BOOTP包格式如图1所示。

包操作码/消息类型:1=BOOTREQUEST(引导请求),2=BOOTREPLY(引导应答)。硬件地址类型:1=10M以太网。硬件地址长度:6是10M以太网。跳跃点数:用于跨网引导,由路由器使用。事务ID:一个随机数,用来匹配引用请求和应答。客户端引导所用秒数:由客户端填写,客户端引导开始后的过去的秒数。客户端IP地址:BOOTP客户将此置为0,要求服务器应答本客户的IP地址。你的IP地址:BOOTP客户将此设置为0。服务器IP地址:由服务器在引导应答返回。网关IP地址:用于跨网引导时使用。客户端硬件地址:客户填充本机MAC地址。服务器主机名:用于跨网引导时使用。引导文件名:BOOTP请求置为0,服务器应答时将由BOOTPTAB填充一个特定的运行程序路径名。标准选项域:此域用于BOOTP客户从服务器获得一系列标准选项,例如网管IP地址、网关IP地址、DNS域名服务器IP地址、客户机名等。

1.4 以太网数据包格式

以太网请求包格式如图2所示。

DIX以太网中包含目标MAC地址(一般为FF:FF:FF:FF:FF:FF)和源MAC地址(即设备本身MAC地址)。IPV4中包含版本号、长度、协议、校验和及源地址IP和目标地址IP(这里IP地址均为0.0.0.0)。UDP中包含源端口、目标端口、长度及校验和。

以太网引导包格式如图3所示。

2 硬件设计

系统采用多核TMS320C6670 DSP芯片作为主控芯片,其内置千兆网络协处理器,所以外围电路只需增加物理层芯片。结构框图如图4所示。

3 下载实现过程

客户机:当硬件复位时,在RESET信号上升前,配置好开发板上的拨码开关SW3、SW4、SW5、SW6,确定TMS320C6670芯片为以太网引导方式。RBL(ROM BootLoader)配置SerDes,SGMII和PASS准备接收来自以太网接口的引导包。RBL配置发送通道发送以太网请求包(每3 s发送一次)。

服务器即PC机端用Wireshark软件作为抓包软件,以太网请求包广播到服务器端,见图5,从中可以看出间隔约3 s多客户机广播一次BOO TP包。

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DSP平台在语音数字化设计中的应用

基于DSP平台的语音数字化设计以DSP为核心处理器,采用硬件软件相结合的技术,具有话音采集,数字化压...

发表于 2018-02-06 17:15 169次阅读
DSP平台在语音数字化设计中的应用

基于OMAP3730的低成本高清屏媒系统【DSP...

设计并实现了一种基于OMAP3730的低成本高清屏媒系统,能够充分发挥可编程C64+DSP的强大计算...

发表于 2018-02-06 17:13 232次阅读
基于OMAP3730的低成本高清屏媒系统【DSP...

DSP的电子负载中硬件和软件功能的分配和协调

控制模块:该模块由TMSF2812来实现,通过计算机接收用户的指令,生成所需的电压电流信号,驱动信号...

发表于 2018-02-05 20:46 112次阅读
DSP的电子负载中硬件和软件功能的分配和协调

数字音频处理器(DSP)的主要作用

数字音频处理器(DSP)就是为了解决这些林林总总的问题。在这个设备刚研发出来的时候,DSP是单独的一...

发表于 2018-02-05 20:41 404次阅读
数字音频处理器(DSP)的主要作用

GPU/FPGA脱颖而出,CPU/DSP还有哪些...

2017年12月,IBM推出首个为AI而生的服务器CPU POWER9,旨在为数据密集型人工智能工作...

发表于 2018-02-05 20:36 253次阅读
GPU/FPGA脱颖而出,CPU/DSP还有哪些...

数字信号处理选型和介绍

本文开始对数字信号处理和数字信号处理的选型进行了介绍,其次介绍了数字信号处理芯片的选型参数,最后介绍...

发表于 2018-02-05 14:02 580次阅读
数字信号处理选型和介绍

基于KeyStone器件特性的鲁棒性系统设计及例...

对于复杂的系统,鲁棒性是非常重要的。为了协助客户建立鲁棒性系统,KeyStone器件提供了多种硬件保...

发表于 2018-02-04 22:24 77次阅读
基于KeyStone器件特性的鲁棒性系统设计及例...

基于实时DSP系统的烧写及程序自动加载方案设计及...

TMS320C6701(以下简称C6701)是一款浮点运算DSP,适用于需要大量运算且实时性要求高的...

发表于 2018-02-04 20:59 114次阅读
基于实时DSP系统的烧写及程序自动加载方案设计及...

基于以太网的嵌入式视频监控系统设计与应用

即时串流协定(Real Time Streaming Protocol,RTSP)是用来控制声音或影...

发表于 2018-02-03 16:19 230次阅读
基于以太网的嵌入式视频监控系统设计与应用

世强与进芯电子达成代理协议 进一步扩充产品线

世强作为中国本土最知名的元件分销商,进芯电子专注数字信号处理芯片研发。据报道,世强宣布与进芯电子达成...

发表于 2018-02-03 10:57 190次阅读
世强与进芯电子达成代理协议 进一步扩充产品线

基于DSP的数字示波器GUI开发与软件设计流程

RIGOL DS1000系列数字示波器采用的是320×234分辨率的TFT液晶显示器,通过液晶的驱动...

发表于 2018-02-02 15:07 844次阅读
基于DSP的数字示波器GUI开发与软件设计流程

剖析DSP编程优化的7个方法

方法一 把浮点运算改成定点运算 因为C6x DSP板并不支持浮点运算,但我们的原始程序代码是浮...

发表于 2018-02-02 14:56 617次阅读
剖析DSP编程优化的7个方法

电量测量装置的高精度校验实现方案

本文叙述在进行电量测量装置的高精度校验中,采用数字信号处理器TMS320F206及其与工业控制PC机...

发表于 2018-02-02 05:56 95次阅读
电量测量装置的高精度校验实现方案

以太网/IP克服现场的各种挑战 将工厂生产效率与...

众多工厂现在正在使用传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)和以太网网络结构,日益将专有协议更换为综...

发表于 2018-01-30 11:38 164次阅读
以太网/IP克服现场的各种挑战 将工厂生产效率与...

基于C6678片内以太网交换子系统接口资源详解

针对 8 核 DSP TMS320C6678 与外部设备进行数据通信的需求,以片上集成千兆以太网交换...

发表于 2018-01-30 09:37 294次阅读
基于C6678片内以太网交换子系统接口资源详解

新以太网交换机芯片和PHY加速25GbE服务器在...

为存储、云基础设施、物联网(IoT)、互联和多媒体应用提供半导体解决方案的全球领导厂商美满电子科技(...

发表于 2018-01-30 05:59 160次阅读
新以太网交换机芯片和PHY加速25GbE服务器在...

利用DSP芯片设计PWM开关电源的原理及完整解决...

目前,开关电源以具有小型、轻量和高效的特点而被广泛应用于以电子计算机为主异的各种终端设备和通信设备中...

发表于 2018-01-26 12:07 343次阅读
利用DSP芯片设计PWM开关电源的原理及完整解决...

DSP与ARM存储器架构和指令集有哪些差异

DSP为提高数字计算效率,牺牲了存储器管理的方便性,对多任务的支持要差的多,所以DSP不适合于作多任...

发表于 2018-01-25 09:02 1586次阅读
DSP与ARM存储器架构和指令集有哪些差异

基于DSP和CMOS图像传感器的实时图像采集系统...

随着技术与工艺的发展,CMOS图像传感器不仅在噪声上得到了有效改善,而且分辨率也得到了明显提高。CM...

发表于 2018-01-23 16:12 148次阅读
基于DSP和CMOS图像传感器的实时图像采集系统...

CEVA推出ClearVox专为CEVA-Tea...

CEVA,智能和互联设备的信号处理IP授权许可厂商(纳斯达克股票交易所代码:CEVA) 推出Clea...

发表于 2018-01-23 07:42 134次阅读
CEVA推出ClearVox专为CEVA-Tea...

Achronix宣布为其eFPGA IP解决方案...

Achronix 今日宣布为其eFPGA IP解决方案推出Speedcore custom bloc...

发表于 2018-01-22 16:42 157次阅读
Achronix宣布为其eFPGA IP解决方案...

选择一个好的DSP,可以让广告投放将可以事半功倍

广告技术作为数字化营销的重要内容之一,受到越来越多的关注。随着广告主越来越理性,市场逐步规范,DSP...

发表于 2018-01-21 11:08 1330次阅读
选择一个好的DSP,可以让广告投放将可以事半功倍

六个术语(DAC、ADC、DSP、codec、运...

自vivo在vivo X1引入独立DAC之后,Hi-Fi手机开始崛起,之后连续几款vivo手机都用上...

发表于 2018-01-19 09:27 798次阅读
六个术语(DAC、ADC、DSP、codec、运...