阵列信号源程序更新模块设计-论文.pdf

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1、2014年第2期声学与电子工程总第114期阵列信号源程序更新模块设计胡琪颜科峰蒋国军(第七一五研究所，杭州，310023)摘要介绍一种阵列信号源的固件在线更新方法，通过上位机进行信号源程序下载，在短时间内同时对多个目标进行固件更新。关键词阵列信号源；固件更新；MCF52259；$19文件；最小系统备份阵列信号处理是现代信号处理的重要分支，它与通信节点间使用LAN网络通信，通信节点与信被广泛应用于雷达、移动通信、声呐、地震勘探、号产生单元间使用UART接口通信。上位机对各个射电天文、电子医疗等多个领域。阵列信号源包含信号产生单元进行

2、程序更新。多个按一定空间规则排布的信号产生单元，通过控臣—制每个单元的信号延时产生不同形状的波束。基于这个目的，阵列信号源有时被设计成为“一个主控，多个阵元”的结构。主控是指上位计算机，阵元即信号产生单元。信号产生单元通常以MCU或DSP为核心，独立产生信号和计算延时。这样的硬件组成可以提供更灵活多样的输出，但通常会增加软硬件维护的复杂性和备件成本，尤其在信号阵元数量图1阵列信号源架构图很大时，所以，研究一种适用于这种系统结构的固件维护与升级方法具有重要意义。2软件设计2．1上位机部分1硬件介绍信号产生单元的固件更新，实质上就是将

3、在上阵列信号源可抽象为图1所示。其中用户通过位机编译产生的目标程序烧录到信号产生单元上位机生成指令，指令通过通信节点进行协议或接MCU的Flash指定空间上。MCF52259的目标文件口转换，然后被送到各个信号产生单元生成信号。是标准格式的$19文件，这是一个ASCII码文件，本文描述的阵列信号源系统中，信号产生单元的核需要将内容转换成十六进制进行传输。根据文件结心是Freescale公司的MCF52259，这是一款32位构定义，S19文件分为若干个固定大小的帧，每帧MCU，主频最高可达8OMHz，片上包含64kB的内容包括帧头、

4、长度、目标地址、有效数据与校验RAM和512kB的FlashROM，接口包含UART、和【2】。在程序更新前，上位机将对$19文件进行预I2C、SPI等【lJ。这款芯片可以在程序中对FlashROM处理，给每帧添加一个编号。信号产生单元可以通进行读写操作，而且程序可以运行在RAM或Flash过编号判断文件中帧的完整性，通过校验和判断帧ROM中，这些特性将被用于这个设计中。上位机内数据的完整性，如图2所示。／匝／／臣蝈＼-、、、~区／丑／困罢亘匝_~~’-、＼．预处理前预处理后图2S19文件结构程序更新过程中，上位机与节点板之间进行

5、多需要进行校验与反馈，仅当校验通过才能执行写入次数据传输，每次传送一个帧。节点板将内容转发操作，对校验失败的帧应进行重发，确保固件的完给各个信号产生单元。信号产生单元接收到数据后整性。图3是上位机工作流程图。36胡琪等：阵列信号源程序更新模块设计图3上位机工作流程图图4(a)信号产生单元工作流程2．2信号产生单元部分信号产生单元工作流程如图4(a)所示，正常的更新过程流程如图4(b)所示。对信号产生单元而言，整个操作流程涉及到Hash擦写操作，如果操作过程中某个环节出问题，比如上位机发送过程中出错且无法恢复时，将会使所有信号源的固

6、件失效。这里采用备份最小系统的方法来加强系统的可靠性。信号产生单元通过串口接收到更新指令后进入更新模式。更新模式过程中，首先备份一个最小系统到SRAM中，然后执行具体的更新操作。最小系统代码中包含了必要的硬件初始化设置、串口收发等操作，能独立完成程序更新任务，更重要的是，它也能实现自我备份和还原，防止最小系统在更新过程中遭到破坏。当更新操作中检测到薷不可恢复错误时，比如主机失去响应，看门狗程序将被激活，最小系统被写回Flash中，系统下次加电时直接启动最小系图4(b)更新操作流程统，避免系统因更新失败而无法启动。正常更新过程中，因

7、为Flash会被擦除，所以期间需要运行的代3功能验证码应该被拷贝到内存上，然后通过修改程序指针的实际测试中，我们对六路信号产生单元同时进方法从内存中运行代码【。】，完成擦写Flash、与主机行了固件更新，其中S19文件大小为l83．8l【B，每通信接收新程序段等任务。接收过程中，程序将完帧长度为138byte，由于每个字符的ASCII码占用成校验和比对、帧序号比对，一旦比对出错将生成8bit，转换为十六进制数后空间减半，算出实际帧信息反馈到主机。数为682帧。最小系统在其中占用了约40帧空间，即5kB左右大小，相对于512kB大小

8、的FlashROM来说完全可以接受。(下转第4O页)37袁青裕等：一种深度测量电路在吊放声呐中的应用减，两者之差的绝对值即为深度传感器误差。试验在测量精度、输出负载能力及抗电子干扰能力均优结果见表2。满足深度0～150m、误差不大于士1于俄制同类产