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在基于DSP的嵌入式系統(tǒng)中，軟件更新通常需要借助仿真器將最新的可執(zhí)行程序下載到目標(biāo)板上，然后提取出可執(zhí)行二進(jìn)制程序并寫入非易失存儲(chǔ)器中。或者離線進(jìn)行二進(jìn)制文件的提取，然后再由DSP自己或主機(jī)芯片完成文件的燒結(jié)。在此，有必要簡單介紹一下TI DSP可執(zhí)行程序(目標(biāo)文件)的結(jié)構(gòu)。TI代碼產(chǎn)生工具CCS在經(jīng)過編譯、鏈接之后，產(chǎn)生的目標(biāo)文件是一種模塊化的文件格式——COFF格式。程序中的代碼和數(shù)據(jù)在COFF文件中是以段的形式組織。在此基礎(chǔ)上，再來討論上面兩種方法的弊端。前者只要程序有變化，就會(huì)造成新生成目標(biāo)文件各段的大小和運(yùn)行地址的變化，其系統(tǒng)引導(dǎo)程序也需要作相應(yīng)的改動(dòng)。如果需要對(duì)大量的DSP系統(tǒng)進(jìn)行軟件更新或經(jīng)常需要軟件更新的情況下，這種方法的效率非常低下，缺乏靈活性。后者的通常做法是先用工具軟件hex6x先將編譯器生成的目標(biāo)文件轉(zhuǎn)換成多個(gè)TI格式的．hex文件，再逐一分析．hex文件，手工去掉其中的一些標(biāo)志信息，并根據(jù)需要對(duì)文件進(jìn)行必要的分割合并，最后調(diào)用TI提供的工具軟件hexbin將各個(gè)．hex文件轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制文件，生成文件的數(shù)目隨應(yīng)用而變化。這種方法因?yàn)樯婕暗绞止げ僮髻M(fèi)時(shí)費(fèi)力不說且很容易出錯(cuò)。同樣也存在著靈活性差的弊端，遇到有大量增減以及配置文件有修改的時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致生成文件數(shù)目的增減，需要修改DSP或主機(jī)boot程序以適應(yīng)這種改變。通過對(duì)目標(biāo)文件結(jié)構(gòu)的分析，可以直接提取可供下載的二進(jìn)制文件。 1 目標(biāo)文件結(jié)構(gòu)分析 DSP的源程序——C代碼或匯編代碼在編譯后生成的COFF文件包含多個(gè)段，默認(rèn)的情況下，COFF文件包含3個(gè)段：．text：通常包含可執(zhí)行代碼；．data：通常包含已初始化的數(shù)據(jù)；．bss：通常為未初始化的數(shù)據(jù)保留空間。 當(dāng)然匯編器和鏈接器允許自己建立和鏈接自定義的塊，這些塊與以上的3個(gè)段類似。所有的段分為兩大類：已初始化段和未初始化段。這兩類段的最大區(qū)別就在于是否出現(xiàn)在加載文件中。 下面來分析COFF文件的結(jié)構(gòu)，COFF文件從上到下中依次是文件頭、可選的文件頭、段頭信息表、段頭信息表對(duì)應(yīng)的段數(shù)據(jù)、重定位信息、行號(hào)入口表、符號(hào)表、字符串表，如圖1所示。其中第3～6項(xiàng)包含多個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，前4項(xiàng)與加載文件密切相關(guān)。 由于前4項(xiàng)與加載文件相關(guān)，下面對(duì)這4項(xiàng)逐一分析一下： (1)文件頭：顧名思義，就是COFF文件的頭，用來保存COFF文件的基本信息，如段數(shù)目、時(shí)間戳、符號(hào)表位置等。從文件的0偏移處開始，用C的結(jié)構(gòu)描述如下： 文件頭中的標(biāo)記包含了諸如大小端模式、COFF是否為可執(zhí)行文件等信息，具體解釋見參考文獻(xiàn)。 (2)可選頭：可選頭接在文件頭的后面，也就是從COFF文件的Ox0014偏移處開始。長度可以為O。不同平臺(tái)的可選頭，長度和結(jié)構(gòu)都不相同，TI DSP采用的可選頭長度為28 B，用C的結(jié)構(gòu)描述如下： (3)段頭：段頭緊跟在可選文件頭的后面(如果可選文件頭的長度為0，它緊跟在文件頭后)，一般COFF包含多個(gè)段頭，數(shù)目就是文件頭中的usSection—Counter。它的長度為48 B，用C的結(jié)構(gòu)描述如下： 段頭可以說是最重要的頭，文件分析提取器的核心就是用它來描述它的。一個(gè)COFF文件可以不要其它的節(jié)，但文件頭和段頭這兩節(jié)是必不可少的。有必要詳述一下它的成員：
其余定義請(qǐng)見參考文獻(xiàn)。 (4)段數(shù)據(jù)：保存各個(gè)段的數(shù)據(jù)，在目標(biāo)文件中這些數(shù)據(jù)都以原始數(shù)據(jù)(Raw Data)形式存在，只有需要下載的數(shù)據(jù)段才存在該區(qū)域。 2 COFF文件分析提取器的工作流程 首先讀入目標(biāo)文件，該文件擴(kuò)展名為out，以二進(jìn)制形式讀入。分析．out文件的文件頭以確定有多少個(gè)段，然后逐段分析段信息頭，根據(jù)段屬性標(biāo)識(shí)以確定是否需要下載，段頭中的絕對(duì)地址、段數(shù)據(jù)長度等信息作為升級(jí)文件的一部分。與需下載的段數(shù)據(jù)合并成最終的下載文件，為了適應(yīng)自動(dòng)化升級(jí)的需要，下載文件頭部還保留了COFF文件的時(shí)戳。值得注意的是因?yàn)門MS320C6000 DSP為32位處理器，需要對(duì)段落頭中段數(shù)據(jù)長度信息進(jìn)行32位整型對(duì)齊，在此采用Ceil對(duì)齊——不足的字節(jié)以O(shè)補(bǔ)齊。具體流程如圖2所示。 而COFF文件中的重定位信息、行號(hào)入口表、符號(hào)表、字符串表等數(shù)據(jù)區(qū)，對(duì)于下載文件的制作沒有直接聯(lián)系，可以不做分析。當(dāng)然，如果在PC上制作可視化工具的話，另當(dāng)別論，限于篇幅在此不做討論。 3 COFF文件分析提取器的應(yīng)用 開發(fā)的DSP應(yīng)用系統(tǒng)一般采用HOST—SLAVE模式，即DSP是作為系統(tǒng)的信號(hào)處理協(xié)處理單元，HOST保存有所有處理器的下載文件。COFF文件分析提取器在做離線使用時(shí)，提取出的下載文件由H0ST負(fù)責(zé)保存、上電加載。HOST的引導(dǎo)程序在上電時(shí)讀取已經(jīng)構(gòu)建好的二進(jìn)制文件，根據(jù)段數(shù)目、每段大小以及目標(biāo)數(shù)據(jù)的下載地址等相關(guān)信息即可完成對(duì)目標(biāo)代碼的自動(dòng)下載。COFF文件分析提取器在線使用時(shí)，時(shí)間戳就作為版本是否更新的依據(jù)，HOST一旦偵測到版本服務(wù)器有新版本的COFF文件并得到用戶升級(jí)確認(rèn)后，就可啟動(dòng)文件提取器。 目前，這種利用COFF文件分析提取器生成DSP下載文件的方式，已經(jīng)在中興通訊多個(gè)產(chǎn)品線廣泛應(yīng)用，大大提高了產(chǎn)品的可測試性和易維護(hù)性。 4 結(jié) 語 在此討論的方法基于對(duì)COFF文件結(jié)構(gòu)的分析，讀取DSP編譯器生成的．out文件，根據(jù)文件本身攜帶的信息，直接提取生成可供下載的二進(jìn)制文件。最終生成的二進(jìn)制文件中包含有與．out文件相同的信息，在下載時(shí)利用這些信息即可完成對(duì)DSP芯片的加載。 |
