基于DSP的CPLD軟件更新方案研究

　　在硬件設計的基礎上，為實現(xiàn)通過DSP的GPIO口模擬JTAG信號時序邏輯來對CPLD進行軟件更新，需嚴格按照JTAG標準中的端口信號時序要求。對于本文所用的CPLD器件，其JTAG端口信號時序關系如圖4所示。

　　由圖4可見，對于JTAG口時序邏輯需考慮如下3項內容：

　　(1)JTAG接口要求一個最小時鐘周期TCKMIN。

　　(2)JTAG接口在TCK的上升沿采樣TMS和TDI信號。因此在TCK上升沿之前，TMS和TDI要具有最小分別為TMSS和TDIS的建立時間，同時在TCK下降沿之后要保持最小分別為TMSH和TDIH長的時間。

　　(3)在TCK的下降沿，JTAT接口輸出新的TDO值，并保持至少TDOV長的時間。

　　本文所用CPLD的JTAG端口時序參數要求如表1所示。

　　在本文設計的導航計算機系統(tǒng)中，DSP的工作主頻為200MHz，利用TI公司提供的庫函數，由該DSP的GPIO口模擬的時鐘頻率最大不超過3MHz，可以滿足表中TCKMIN參數對應的最大10MHz的要求。對于建立和保持時間等參數要求，可通過軟件延時或定時器實現(xiàn)。由于在本系統(tǒng)的應用中，DSP在上電期間專注于CPLD的軟件更新，所以本文將采用軟件延時來實現(xiàn)這些參數要求，設計的JTAG口信號電平驅動函數模塊代碼如下：

　　利用上述代碼，模擬實現(xiàn)的JTAG時鐘信號頻率為367.6kHz。

　　DSP在配置CPLD器件時，不斷從存儲在SRAM里的XSVF文件中讀出指令和參數，并根據不同的指令執(zhí)行對應的操作。根據功能特點，XSVF文件中的指令主要包括：狀態(tài)轉移、指令移入、數據移入或移出和空閑等待這4類指令。狀態(tài)轉移指令用于控制TAP狀態(tài)機進入與下條XSVF指令操作對應的狀態(tài)中，在XSVF文件中，圖2中的每個狀態(tài)對應一個字節(jié)的編碼;指令移入用于將TDI上的指令代碼移入對應的指令寄存器;數據移入或移出指令可將TDI上的數據移入CPLD器件內部邏輯中，同時可以捕獲從TDO上移出的數據;空閑等待指令可提供移進CPLD擦出指令或數據后等待內部邏輯成功響應需要的時間。

　　在上述設計的基礎上，設計通過串行方式的CPLD更新流程如圖5所示。

　　圖5中系統(tǒng)首先通過DSP的串行口接收CPLD的編程配置文件，接收完配置文件后，可在35s之內完成CPLD的軟件更新。在實際應用中，應用本文的更新方案，可根據需要很快實現(xiàn)不同的系統(tǒng)配置方案，如可選擇INS和GPS組合。或與地磁組合等，無需重新更改硬件，便可配合多種傳感器，克服了通過常用PC機與下載線纜進行軟件更新的弊端，避免了反復打開、組裝系統(tǒng)等一系列的繁瑣工作，提高了現(xiàn)場調試的效率，從而提高了導航計算機系統(tǒng)的適應性。

　　4結語

　　通過硬件和軟件設計，本文實現(xiàn)了基于DSP的CPLD器件軟件更新的串行方式。目前已在本課題組研制的基于DSP和CPLD的嵌入式導航計算機系統(tǒng)中進行了成功應用。該串行口更新方式相對常用的基于PC并口的編程方法，解決了并口轉JTAG口的下載線纜過長而不能可靠對CPLD更新的問題，同時可以實現(xiàn)CPLD器件在系統(tǒng)的遠端更新，避免了繁瑣的現(xiàn)場拆除板卡進行軟件更新和升級的弊端，提高了系統(tǒng)的可維護性。另外，通過外加網絡接口，應用本文設計的軟件更新方案，還可實現(xiàn)CPLD器件的遠程更新。本文的設計對于嵌入式導航計算機系統(tǒng)的更新和升級具有較好的適用性，提高了系統(tǒng)應用的靈活性，可以應用到具有不同配置的多種導航系統(tǒng)中，也可以在一種導航計算機系統(tǒng)中通過對CPLD的不同配置來適應不同的傳感器和接口。