Boot Loader應(yīng)用說明—HelloM3應(yīng)用筆記

ID:337674 · 發(fā)表于 2018-8-31 23:23

目錄 1

1、如何使用內(nèi)部的Boot Loader。 2
2、通過USB DFU 方式下載程序 4
3、以串口方式升級(jí)程序 7
4、通過以太網(wǎng)接口升級(jí)程序 8
5、I2C 和SSI 方式下載程序 9
6、從應(yīng)用程序進(jìn)入Boot Loader 11
結(jié)語(yǔ) 13
附錄A  14

  Boot Loader 是在用戶應(yīng)用程序開始運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。通過這段小程序，我們可以初始化硬件設(shè)備和軟件環(huán)境，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的工作狀態(tài)，以便執(zhí)行某些特定的功能。一般來說就是用來升級(jí)程序，引導(dǎo)程序或操作系統(tǒng)等。
LM3S 系列的芯片有些具有固化在內(nèi)部ROM 的Boot Loader，有些則沒有。根據(jù)芯片相應(yīng)的數(shù)據(jù)手冊(cè)可以很容易的確定這個(gè)問題。通過固化在ROM 中的Boot Loader，可以通過串口(UART0)、SSI(SSI0)、I2C(I2C0)、以太網(wǎng)將程序下載FLASH 中，而不需要使用JTAG 調(diào)試引腳。下面我們分類討論關(guān)于Boot Loader 的幾個(gè)問題。

1、如何使用內(nèi)部的Boot Loader。

  對(duì)于有內(nèi)部Boot Loader 的芯片來說，可能會(huì)遇到如下的問題：
  1、使用內(nèi)部的Boot Loader 有幾種接口可供升級(jí)。
  2、如何使用內(nèi)部的Boot loader。
先回答第一個(gè)問題，關(guān)于這個(gè)問題前面提到了一句，內(nèi)部Boot Loader 支持串口(UART0)、SSI(SSI0)、I2C(I2C0)、以太網(wǎng)下載程序，但是并不支持USB DFU 和CAN 方式。
再回答第二個(gè)問題。
要想弄清楚如何使用內(nèi)部Boot Loader，我覺的有必要先說說內(nèi)部Boot Loader 是如何工作的。
  我們知道，在MCU 復(fù)位后讀取0x0000 0000 地址處的數(shù)據(jù)設(shè)置堆棧，在讀取0x0000 0004 地址的數(shù)據(jù)設(shè)置PC 值，然后用戶程序開始執(zhí)行了。但是，其實(shí)在上電后任何復(fù)位內(nèi)核的復(fù)位操作中，MCU內(nèi)部還悄悄的執(zhí)行了一些其他的操作。具體來說就是：
  1、先判斷ROM 控制寄存器(RMCTL)的BA 位(初始狀態(tài)為1)的值。如果為1，則將0x0100 0000( 內(nèi)部ROM 的地址)映射到0x0000 0000 地址，如果位0 則將Flash 映射到0x0000 0000 地址。
  2、因?yàn)閺?fù)位后RMCTL 的BA 位為1，所以此時(shí)是將ROM 空間映射到0 地址，執(zhí)行ROM 啟動(dòng)序列。而ROM 啟動(dòng)序列的第一步是將BA 位清零，將ROM 映射到0x0000 0000 地址處，將Flash 映射到0 地址出。
  3、設(shè)置好ROM 和Flash 的映射關(guān)系后就開始讀取啟動(dòng)配置寄存器(BOOTCFG)的內(nèi)容，如果EN 位被置位，那么就判斷指定管腳的狀態(tài)與指定極性相比較。
  4、如果指定的管腳與指定的極性相匹配則執(zhí)行ROM 中的Boot Loader。
  5、如果管腳的狀態(tài)與極性不匹配，則檢查0x0000 0004 地址的內(nèi)容來判斷Flash 是否已經(jīng)被編程，如果該地址的數(shù)據(jù)是0xFFFF FFFF，則表明Flash 沒有被編程過，那么執(zhí)行ROM 中的Boot Loader。
  6、如果0x0000 0004 地址的數(shù)據(jù)是有效的，則表明Flash 已經(jīng)被編程了，那么就從0x0000 0000 處讀取堆棧指針，從0x0000 0004 處讀取PC 值，開始執(zhí)行用戶程序。
看了上述啟動(dòng)序列以后我們明白了如下幾個(gè)問題：
  1、當(dāng)給MCU 上電以后總是要執(zhí)行ROM 中的啟動(dòng)序列的。
  2、ROM 的啟動(dòng)序列可以引導(dǎo)ROM 中的Boot Loader 的。
  3、執(zhí)行內(nèi)部Boot Loader 是有兩個(gè)條件的，一個(gè)是檢測(cè)到了指定引腳上的指定電平狀態(tài)，另一個(gè)是內(nèi)部Flash 沒有被編過程。
  4、如果沒有設(shè)定BOOTCFG 寄存器來檢測(cè)指定引腳的電平，而Flash 已經(jīng)被編程了則內(nèi)部ROM 的Boot Loader 是不會(huì)再執(zhí)行了，除非用JTAG 等調(diào)試接口將芯片“解鎖”。
根據(jù)以上，我們要想讓內(nèi)部ROM 里的Boot Loader 總是執(zhí)行。那么最好的，可能也是唯一的方法就是給BOOTCFG 寄存器寫入特定的內(nèi)容來檢測(cè)某個(gè)引腳的電平極性。通過這個(gè)引腳的電平極性匹配關(guān)系來決定是否用內(nèi)部ROM 中的Boot Loader 來升級(jí)程序還是引導(dǎo)用戶程序。
好了，大政方針已經(jīng)確定，下面就是該討論如何付諸實(shí)施了。

   稍微認(rèn)真看一下芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)，就可以得出如下的方法來給BOOTCFG 編程。以LM3S9B96 芯片為例，第一步是將BOOTCFG 的地址寫入到FMA 寄存器，然后將對(duì)ROM 內(nèi)的Boot Loader 的配置也就是要寫入BOOTCFG 的值寫入FMD 寄存器，最后給FMC 寄存器寫入相應(yīng)的密鑰(LM3S9B96 的密鑰為0xA442)和確認(rèn)位。相應(yīng)的例程可能會(huì)是這個(gè)樣子的：

//write the BOOTCFG flash register to enable PA1 low to enable the ROM boot loader at power on

unsigned long regVal;

regVal = HWREG(0x400FE000 + 0x1D0); //BOOTCFG

if (regVal & 0x80000000) //committed yet?

{

HWREG(0x400FD000 + 0x000) = 0x75100000; //FMA=BOOTCFG "address"

HWREG(0x400FD000 + 0x004) = FLASH_BOOTCFG_PORT_A | FLASH_BOOTCFG_PIN_1 | FLASH_BOOTCFG_DBG1; //FMD=BOOTCFG

value (PB5 low/DBG enabled)

HWREG(0x400FD000 + 0x008) = 0xA4420008; //FMC=key+commit

   SysCtlDelay(100 * SysCtlClockGet() / (3 * 1000));

}

在第一次給芯片寫程序的時(shí)候?qū)⑦@段代碼加到程序的開始部分，當(dāng)程序運(yùn)行的時(shí)候會(huì)首先開啟內(nèi)部的Boot Loader，這樣以后下載程序的時(shí)候就可以不需要調(diào)試接口來下載程序了，當(dāng)然相關(guān)的頭文件還是要包含進(jìn)來的。
下面對(duì)程序做一下簡(jiǎn)要的說明：
首先定義一個(gè)unsigned long 型的變量，然后讀取當(dāng)前BOOTCFG 寄存器的值，并判讀它的最高為是否為1，如果為1 則表明BOOTCFG 沒有被提交過，也就是說還沒有設(shè)定好每次都從內(nèi)部ROM 中的Boot Loader 啟動(dòng)，那么就要對(duì)BOOTCFG 配置，否則就是已經(jīng)配置好了BOOTCFG，則不需要重新配置了。
對(duì)BOOTCFG 寄存器內(nèi)容提交的過程是這樣的，首先要將FMA 寄存器的值放入提交BOOTCFG 寄存器的地址，即0x7510 0000，有人可能會(huì)對(duì)0x7510 0000 這個(gè)地址有疑惑，為什么不是0x400FE1D0這個(gè)地址呢，根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)中內(nèi)部存儲(chǔ)器那一章的非易失性存儲(chǔ)器的編程那一句里所講，里面列出了一個(gè)表格，指出如果要提交BOOTCFG 寄存器，那么FMA 寄存器里的值應(yīng)該是0x7510 0000，而他的數(shù)據(jù)源則是FMD，也就是說把要寫入BOOTCFG 寄存器的值放到FMD 寄存器中。
If 語(yǔ)句的第二句就是配置FMD 的值的，采用了很直觀的方式配置，最后已經(jīng)就是寫入對(duì)BOOTCFG編程的密鑰和確認(rèn)信息了。
至此，對(duì)內(nèi)部Boot Loader 的配置已經(jīng)完成了，應(yīng)用的時(shí)候，首先給指定的管腳加上指定的電平極性，然后啟動(dòng)就會(huì)進(jìn)入Boot Loader，此時(shí)通過前面說過的串口連接電腦就可以用LM FlashProgrammer 來對(duì)MCU 進(jìn)行下載程序了。至于下載程序的方法和后面的要將的類似，如果不太明白的話可以參考后面的內(nèi)容。
有個(gè)問題需要單獨(dú)說明一下：當(dāng)使用ROM 中的Boot Loader 時(shí)，系統(tǒng)時(shí)鐘使用的是內(nèi)部的振蕩器，它的頻率是16MHz(±1%)。之所以要提這個(gè)問題，是因?yàn)橐源蟹绞綗龑懗绦虻臅r(shí)候(包括UART，I2C，SSI)。它們通信都是要一定的速率的，如果超過了可能沒有辦法正確執(zhí)行。
使用UART 接口的時(shí)候，系統(tǒng)時(shí)鐘不能低于UART 速率的32 倍，換句話說也就是UART 的速率不能超過500K(16M / 32)。使用SSI 接口的時(shí)候系統(tǒng)時(shí)鐘不能低于SSI 的12 倍，也就是SSI 的速率不能超過1.3M(16M / 12)。I2C 稍微有點(diǎn)特殊，根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)上說，它可以運(yùn)行在100K 和400K  的速率模式下，因此，它的最高速率是400K 。順便提一句，使用串行方式的時(shí)候一般都有類似主從的概念，Boot Loader 通常都運(yùn)行在從機(jī)模式下，I2C 在從機(jī)模式下使用的默認(rèn)地址是0x42。

2、通過USB DFU 方式下載程序

對(duì)于沒有內(nèi)部Boot Loader 的芯片來說，那么你用起來相對(duì)來說就不需要考慮那么多了，安安心心的把Boot Loader 下載到Flash 里運(yùn)行吧。
要說明的是內(nèi)部的Boot LoadeR 不支持USB DFU。要想使用USB DFU 的方式來升級(jí)程序不管內(nèi)部ROM 中有沒有Boot Loader 都得把他下載到Flash 中。
使用USB DFU 下載程序的方式如下：
首先打開boot_usb  目錄下面的工程文件。打開bl_config.h 這個(gè)文件，看清楚里面的配置，這里面的配置起著至關(guān)重要的決定。它的每一行都有很長(zhǎng)的英文解釋。要做的就是記住APP_START_ADDRESS 定義的值，它關(guān)系到將來應(yīng)用程序的下載地址的修改。然后把ENABLE_UPDATE_CHECK 的這個(gè)定義給使能，接著使能FORCED_UPDATE_PERIPH、 FORCED_UPDATE_PORT、FORCED_UPDATE_PIN、FORCED_UPDATE_POLARITY、FORCED_UPDATE_WPU這幾個(gè)的定義。這幾個(gè)定義分別定義了要檢查是否升級(jí)的引腳的端口模塊、端口、引腳序號(hào)、匹配電平類型和上下拉電阻。完成之后就可以編譯并下載程序到MCU 了。
完成以上步驟之后，用一根USB 線將開發(fā)板和電腦的USB 線相連，將bl_config.h 中設(shè)定的引腳給定升級(jí)所需要的電平，重啟開發(fā)板。如果之前沒有安裝過USB DUF 的驅(qū)動(dòng)那么需要先安裝USB DFU的驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)所在位置為“光盤目錄/tools/windows_drivers ”。安裝好驅(qū)動(dòng)之后在設(shè)備管理器中應(yīng)該能發(fā)現(xiàn)如圖1 所示的設(shè)備：

圖1 安裝好USB DFU 驅(qū)動(dòng)后出現(xiàn)的設(shè)備
當(dāng)發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)不正常的是需要重新安裝驅(qū)動(dòng)確保驅(qū)動(dòng)正確安裝。安裝好驅(qū)動(dòng)之后打開LM Flash Programmer 軟件(這個(gè)軟件的安裝包在“關(guān)盤目錄/tools/LMFlashProgrammer”下面，也可以在TI或流明官網(wǎng)去下載)，會(huì)在configuration 選項(xiàng)卡里的Interface 一欄的下拉菜單中找到USB DFU 這一項(xiàng)，選擇該項(xiàng)之后Select Device 里面會(huì)出現(xiàn)一個(gè)設(shè)備，如圖2 所示：

                           圖2  LM Flash 中的USB DFU
如果后面沒有出現(xiàn)設(shè)備，可以重啟開發(fā)板并點(diǎn)Refresh 這個(gè)按鈕試試。如果能正確的走到這一步，說明可以通過USB DFU 方式下載程序了。下載的方法是點(diǎn)LM 的第二個(gè)選項(xiàng)卡Program，在Select .binfile  中通過Browse 尋找要燒寫的.bin 文件。特別要注意的是Program Address Offset 后面的值，該值代表的是燒寫的程序的起始地址。前面我們已經(jīng)說過，還記得bl_config.h 中的APP_START_ADDRESS

  這個(gè)定義嗎，它就是定義的用戶程序的起始地址，因此，此處一定要填寫bl_config.h 定義的這個(gè)值。上面兩個(gè)是校驗(yàn)和編程完畢后重啟MCU，隨你怎么選擇，我是都選上了。相關(guān)圖片如圖3 所示：

圖3 USB DFU 燒寫程序的設(shè)置
設(shè)置完畢之后點(diǎn)擊Program 就開始對(duì)MCU 編程了。一般來說編程和校驗(yàn)是不會(huì)有問題的。最多的問題還是出在應(yīng)用程序中。在應(yīng)用程序中要修改它的起始地址，具體來說就是將連接問的首地址改為bl_config.h 中定義的地址，此處為0x1800。修改的方法如下：
1、KEIL RMDK 環(huán)境中
修改的方法是在需要修改的工程的Options 的Linker 選項(xiàng)卡中，去掉Use Memmory Layout…前面的復(fù)選框中的勾，然后點(diǎn)擊Scatter File 后面的Edit 來編輯該工程的分散加載文件。如圖4 所示：

圖4 修改分散加載文件
點(diǎn)擊Edit 之后在彈出的分散加載文件，一般是下面的樣子的，如圖5 所示：

將其中用紅色方框標(biāo)出來的兩個(gè)值都改為0x0000 1800，然后重新編譯即可生成USB DFU 下載或用其他(非內(nèi)部ROM 中的)Boot Loader 下載程序所需的bin 文件。
2、在IAR 環(huán)境中
IAR 的分散加載文件是以.icf 為后綴的文本文件，這個(gè)文件存放的位置一般在工程的根目錄下面，如果沒有的話，可以在工程上右擊選擇Options，然后再點(diǎn)擊Linker，就會(huì)出現(xiàn)icf 文件所在的地址了。如圖6 所示：

圖6 IAR 分散加載文件的地址
因?yàn)镮AR 只能用外部的記事本或其他的文本編輯器打開，所以這里點(diǎn)擊Edit 是沒有用的( 目前我的版本是這樣的)，用記事本或其他文本編輯器打開這個(gè)文件之后修改Flash 定義的那條語(yǔ)句，如下圖所示：

圖7 IAR 要修改的地方
將紅色方框中的值修改為bl_config.h 中定義的值，比方說0x0000 1800。然后重新編譯即可下載到單片機(jī)了。
如果沒有使用內(nèi)部ROM 中的Boot Loader 則它在MCU 復(fù)位的時(shí)候首先執(zhí)行，判斷定義的管腳是否符合相應(yīng)的電平，來確定是否需要給程序升級(jí)。如果是的話就會(huì)初始化USB 等外設(shè)，然后等待電腦往Flash 里下載程序，否則的話就直接引導(dǎo)應(yīng)用程序運(yùn)行。
3、以串口方式升級(jí)程序

無論是放在ROM 中還是Flash 的Boot Loader 都支持以串口的方式下載程序。在第一節(jié)里已經(jīng)明確的講了內(nèi)部ROM 中的Boot Loader 是如何運(yùn)行的。無論是執(zhí)行內(nèi)部ROM 中的Boot Loader 還是執(zhí)行Flash 中的Boot Loader 用串口來升級(jí)程序。它們執(zhí)行的原理都是差不多的，都是先檢查預(yù)先定義好的管腳電平(ROM 中的Boot Loader 也可能是檢查空片)，然后確定是否需要升級(jí)應(yīng)用程序。當(dāng)檢測(cè)到了升級(jí)的條件就會(huì)設(shè)置串口及其他的外設(shè)，然后等待電腦的串口發(fā)送命令或數(shù)據(jù)。
無論你的電腦上用的是自帶的串口還是用USB 轉(zhuǎn)的串口，只要有就可以用LM Flash Programmer下載應(yīng)用程序。首先打開LM Flash Programmer，在configuration 選項(xiàng)卡里的Interface 一欄里選擇Serial(UART)，點(diǎn)擊后面的Device Manager 按鈕，在彈出的設(shè)備管理器里查看要使用的串口是哪一個(gè)，比方說我用的是USB 轉(zhuǎn)的串口。如下圖所示：

圖8 我電腦上的串口
所以在端口配置的時(shí)候COM Port：應(yīng)該選擇COM1，波特率應(yīng)該選擇你芯片上實(shí)際配置串口的波特率，如果是Boot Loader 里面配置了自動(dòng)適應(yīng)波特率的話，則Disable Auto Band Support 前面的復(fù)選框應(yīng)該去掉。如果波特率是定死的話則應(yīng)該勾選該項(xiàng)，然后再Band Rate：一項(xiàng)里選擇相應(yīng)的波特率。順便提一句，如果芯片是空片，而且BOOTCFG 寄存器沒有被修改過，此時(shí)的執(zhí)行內(nèi)部BootLoader 的時(shí)候波特率是自動(dòng)適應(yīng)的。至于最后一個(gè)Transfer Size 采用默認(rèn)的即可。例如我的串口配置情況是這樣的：

圖9 我的串口配置情況
配置好串口之后，就可以在Program 選項(xiàng)卡里選擇要下載的程序和要下載程序的地址了。如下圖所示：

                              圖10 下載程序界面


這個(gè)界面和之前的USB DFU 方式下載程序差不多，和后面要講的下載方式也類似。就不做過多介紹了，但是有一點(diǎn)要著重說明一下。那就是下載地址的問題。
通過ROM 或Flash 中下載程序的時(shí)候，這個(gè)下載地址是不一樣的。在ROM 中運(yùn)行Boot Loader的時(shí)候可以視為Flash 是空的，下載地址應(yīng)該是0x0(要是這個(gè)地址上你放了別的東西如boot_usb，此時(shí)就另當(dāng)別論了)，如果用的是Flash 里的Boot Loader，因?yàn)槟愕腂oot Loader 已經(jīng)在0x0 這個(gè)地址上了，如果你不想把這個(gè)Boot Loader 覆蓋掉的話(更新Boot Loader 除外)那么你就應(yīng)該把這個(gè)地址設(shè)定為bl_config.h 中APP_START_ADDRESS 設(shè)定的程序起始地址：比如說0x1800。這個(gè)要根據(jù)實(shí)際情況靈活運(yùn)用，一般來說如果用ROM 中的Boot Loader 則該地址為0，如果是Flash里的Boot Loader則該地址為bl_config.h  中設(shè)定的值。

4、通過以太網(wǎng)接口升級(jí)程序

ROM 中的Boot Loader 也支持以太網(wǎng)接口的方式升級(jí)程序，當(dāng)然Flash 中的也支持。下面就來說一說如何通過網(wǎng)口來升級(jí)程序。
通過網(wǎng)口升級(jí)程序有兩個(gè)問題要說明一下：
1、地址問題：通過網(wǎng)口下載程序，應(yīng)用程序的地址根據(jù)是ROM 的中的Boot Loader 還是Flash中的Boot Loader 會(huì)有所區(qū)別。如果是ROM 中的Boot Loader，下載到Flash 的地址必須是從0 開始的，這個(gè)不能改變。因此編譯應(yīng)用程序的時(shí)候，SCT 或ICR 中的地址要設(shè)置為0。如果是用的Flash中的Boot Loader 則下載地址位bl_config.h 中APP_START_ADDRESS 定義的地址，一般是0x1800。
2、也是地址問題，不過和第一個(gè)的地址不是同一類型的地址，這個(gè)地址問題指的是芯片的MAC地址。我們知道，以太網(wǎng)通信有兩個(gè)重要的地址IP 地址和MAC 地址。MAC 地址指的就是網(wǎng)卡的物理地址。如果使用內(nèi)部ROM 中的Boot Loader 的話，這個(gè)MAC 地址是放在USER0/USER1 中的，它們的格式是U0B0-U0B1-U0B2-U1B0-U1B1-U1B2，這里的U0B0 指的是USER0 的7:0 位，也可以說是Byte 0，U0B1 指的是USER0 的15:8 位，也可以說是Byte 1，其他的依此類推。但是有一個(gè)重要的問題，就是如果沒有設(shè)置USER0/USER1 的時(shí)候，MAC 地址的默認(rèn)值為00-1a-b6-00-64-00，這個(gè)一定要記住。也就是說使用ROM 中的Boot Loader 下載程序的時(shí)候是不能把芯片MAC 地址設(shè)為 FF-FF-FF-FF-FF-FF 的。而如果使用的是Flash 中的Boot Loader 的話，則芯片的MAC 地址可以是全F，也可以是bl_config.h 中指定的地址。
下面就來看看如何使用LM Flash Programmer 通過網(wǎng)口來下載程序：
首先，將電腦和開發(fā)板的網(wǎng)口連接，然后打開開發(fā)板電源。
接著打開LM Flash Programmer，在第一個(gè)選項(xiàng)卡configuration 里的Interface 里面選擇Ethernet，在下面的Ethernet Adapter 里面選擇和開發(fā)板相連的網(wǎng)口，然后在Client IP Address 里面填寫和該網(wǎng)卡的IP 地址在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)的其他IP 地址，在Client MAC Address 里面填寫相應(yīng)的MAC 地址：如果用的是ROM 中的Boot Loader而且之前沒有對(duì)USER0/USER1修改過的話此處填寫芯片默認(rèn)的MAC地址00-1a-b6-00-64-00，否則填寫修改過的MAC 地址。如果用的是Flash 里的Boot Loader 而且在bl_config.h 中沒有設(shè)置MAC 地址，此處可填寫全F，格式同前面的格式。相關(guān)圖片請(qǐng)參考圖11.1和圖11.2。

在第二個(gè)選項(xiàng)卡Program 里選擇要下載的BIN 文件，我們注意到，這里的Options 是灰色的，下載程序的地址是無法修改的。在寫應(yīng)用程序的時(shí)候注意連接地址下載就沒有問題。當(dāng)使用以太網(wǎng)接口下載或升級(jí)程序的時(shí)候，LM Flash 會(huì)用到BOOTP 和TFTP 協(xié)議，它們和正常的以太網(wǎng)環(huán)境共存不會(huì)造成任何問題(當(dāng)然會(huì)占用一點(diǎn)點(diǎn)的帶寬)，它們使用的都是標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議。BOOTP協(xié)議用來確定服務(wù)器端和客戶端的IP 地址，以及固件的映像名稱，它使用UDP/IP 數(shù)據(jù)包在服務(wù)器和客戶端通信。TFTP 也使用UDP/IP 數(shù)據(jù)包在服務(wù)器和客戶端通信，它將固件的映像傳遞給客戶端。這里的客戶端指的就是Boot Loader。
5、I2C 和SSI 方式下載程序

前面介紹了幾種通過LM Flash Programmer 下載程序的方法，這一節(jié)將要介紹的是通過I2C 和SPI接口來下載程序的方法。之所以要把他們列在一起來說是因?yàn)樗鼈冇羞@么幾個(gè)共同點(diǎn)：
1、都是串行方式發(fā)生和接收數(shù)據(jù)
2、使用相同的串行協(xié)議(事實(shí)上，UART 使用的也是這樣的協(xié)議)
3、它們?cè)陔娔X上沒有相應(yīng)的接口，不能用LM Flash 來下載。只能通過一個(gè)芯片給另一個(gè)升級(jí)。
基于以上幾種原因，我把這兩個(gè)綜合起來將，只是大概講講它們通信的過程。通信就包括發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。
發(fā)送數(shù)據(jù)包的過程：
1、先發(fā)送要發(fā)送的包的大小，它的值時(shí)整個(gè)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)部分的長(zhǎng)度+2 個(gè)字節(jié)。
2、發(fā)送數(shù)據(jù)部分的校驗(yàn)和。
3、發(fā)送數(shù)據(jù)部分。
4、等待一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，確認(rèn)對(duì)方是否正確接收到了數(shù)據(jù)。
接收數(shù)據(jù)包的過程：
1、等待接收一個(gè)非零的數(shù)據(jù)。這非常重要，因?yàn)樵O(shè)備(從機(jī))會(huì)在發(fā)送和接收一個(gè)數(shù)據(jù)之間發(fā)送一個(gè)零字節(jié)。第一個(gè)接收到的字節(jié)表示將要接收的數(shù)據(jù)包的大小。
2、接收第二個(gè)字節(jié)，該字節(jié)代表的是將要接收到的數(shù)據(jù)的校驗(yàn)和。
3、接收剩余的數(shù)據(jù)，長(zhǎng)度為包的大小(即接收到的第一個(gè)字節(jié)) – 2 個(gè)字節(jié)。比方說第一個(gè)字節(jié)接收到的是3，那么實(shí)際上接收到的數(shù)據(jù)部分長(zhǎng)度為3-2=1。
4、計(jì)算接收到的數(shù)據(jù)部分的校驗(yàn)和，和接收到的校驗(yàn)(也就是第二個(gè)字節(jié))和是否相吻合，
5、如果校驗(yàn)和正確的話則返回(ACK)信號(hào)，否則返回(NAK)信號(hào)。告訴主機(jī)是否正確的接收到了數(shù)據(jù)。
以上兩個(gè)過程大致描述了主機(jī)和從機(jī)是如何通信的，但是這個(gè)只是實(shí)際的數(shù)據(jù)包的通信過程，事實(shí)上主機(jī)在給從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包之前都會(huì)先發(fā)送一個(gè)命令字節(jié)。命令字節(jié)及其代表的含義如下：

COMMAND_PING          該命令長(zhǎng)度是一個(gè)字節(jié)，用來從Boot Loader 接收一個(gè)字節(jié)，表明它
=0x20                們成功建立了通信。它的格式是這樣的：
                        unsigned char ucCommand[1];
                        ucCommand[0] = COMMAND_PING;
COMMAND_DOWNLOAD    該命令的長(zhǎng)度為9 個(gè)字節(jié)，用來告訴Boot Loader要把數(shù)據(jù)放到哪里，
=0x21                共有多少數(shù)據(jù)。該命令共包含了兩個(gè)32 位的值，都是先發(fā)送MSB。
                        該命令同時(shí)還會(huì)擦除一段Flash 空間，因此會(huì)導(dǎo)致發(fā)送ACK/NAK  的
                        時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，所以它的后面要跟一個(gè)COMMAND_GET_STATUS 命令，
                        確保命令成功執(zhí)行。
                        該命令的格式是這樣的：
                        unsigned char ucCommand[9];
                        ucCommand[0] = COMMAND_DOWNLOAD;
                        ucCommand[1] = Program Address [31 : 24];
                        ucCommand[2] = Program Address [23 : 16];
                        ucCommand[3] = Program Address [15 : 8];
                        ucCommand[4] = Program Address [7 : 0];
                        ucCommand[5] = Program Size [31 : 24];
                        ucCommand[6] = Program Size [23 : 16];
                        ucCommand[7] = Program Size [15 : 8];
                        ucCommand[8] = Program Size [7 : 0];
COMMAND_RUN          該命令告訴Boot Loader 轉(zhuǎn)到某一個(gè)地址開始執(zhí)行。該命令包含一個(gè)
=0x22                32 位的值，表示要轉(zhuǎn)到的地址，先發(fā)送MSB。
                        該命令的格式是這樣的：
                        unsigned char ucCommand[5];
                        ucCommand[0] = COMMAND_RUN;
                        ucCommand[1] = Run Address[31 : 24];
                        ucCommand[2] = Run Address[23 : 16];
                        ucCommand[3] = Run Address[15: 8];
                        ucCommand[4] = Run Address[7 : 0];
COMMAND_GET_STATUS    該命令返回最后一個(gè)命令執(zhí)行的狀態(tài)，一般來說每發(fā)送一個(gè)命令都
=0x23                要跟隨這么一個(gè)命令確定上一個(gè)命令是否被正確執(zhí)行等。Boot
                        Loader 發(fā)送的相應(yīng)包含當(dāng)前狀態(tài)的一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)包。
                        它的格式是這樣的：
                        unsigned char ucCommand[1];
                        ucCommand[0] = COMMAND_GET_STATUS;
                        返回的狀態(tài)包括如下幾種：
                        COMMAND_RET_SUCCESS
                        COMMAND_RET_UNKNOWN_CMD
                        COMMAND_RET_INVALID_CMD
                        COMMAND_RET_INVALID_ADD
                        COMMAND_RET_FLASH_FALL
   COMMAND_SEND_DATA    該命令跟隨在COMMAND_DOWNLOAD，如果數(shù)據(jù)很多也可以跟隨
   =0x24                在另一個(gè)COMMAND_SEND_DATA 命令之后，如果連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)則
                        數(shù)據(jù)的地址會(huì)遞增，并且續(xù)傳之前編程的位置。它每次最多傳輸252
                        個(gè)字。調(diào)用該命令之前應(yīng)該先調(diào)用COMMAND_GET_STATUS 命令，
                        以確保數(shù)據(jù)成功編入Flash 中。如果Boot Loader 返回了一個(gè)NAK 信
                        號(hào)，則它不會(huì)增加當(dāng)前的地址，允許之前的數(shù)據(jù)重新發(fā)送。
                        他的格式大概是這樣的：
                        unsigned char ucCommand[9];
                        ucCommand[0] = COMMAND_SEND_DATA;
                        ucCommand[1] = Data[0];
                        ucCommand[2] = Data[1];
                        ucCommand[3] = Data[2];
                        ucCommand[4] = Data[3];
                        ucCommand[5] = Data[4];
                        ucCommand[6] = Data[5];
                        ucCommand[7] = Data[6];
                        ucCommand[8] = Data[7];
   COMMAND_RESET       該命令告訴Boot Loader 復(fù)位。當(dāng)下載成功后需要重啟以執(zhí)行新的程
   =0x25                序的時(shí)候發(fā)送該命令。當(dāng)然如果下載不成功想要重啟也是可以的。
                        總之，Boot Loader 接收到該命令后就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)正常的啟動(dòng)序列。
                        從機(jī)在啟動(dòng)復(fù)位序列之前會(huì)向主機(jī)返回一個(gè)ACK 信號(hào)。表明命令正
                        確接收，將要進(jìn)入復(fù)位序列。
                        他的格式大概是這個(gè)樣子的：
                        unsigned char ucCommand[1];
                        ucCommand = COMMAND_RESET;
   雖然我建議你沒事不要亂改上面定義的命令，但是如果你知道你想干什么的話，想要修改增加或刪除命令的話，它們?cè)赽oot_loader/bl_command.h 中，它們是Stellaris Peripheral Driver Library  的一部分。

6、從應(yīng)用程序進(jìn)入Boot Loader

在應(yīng)用程序中你可以隨時(shí)調(diào)用一個(gè)函數(shù)進(jìn)入到Boot Loader，想想這個(gè)有多么誘人吧。你放說你的產(chǎn)品外面只有一個(gè)串口接出來，其他的都封裝起來了，但是你還想日后可能會(huì)給你的產(chǎn)品升級(jí)。這個(gè)時(shí)候你可以通過給串口發(fā)送一個(gè)特定的命令使內(nèi)部的Boot Loader 通過這個(gè)串口來給你的產(chǎn)品升級(jí)程序。
要想使應(yīng)用程序能夠跳到Boot Loader 中執(zhí)行升級(jí)程序，它必須具備一個(gè)Boot Loader，無論是ROM 中固化的還是Flash 中的。最常見的就是通過USB、以太網(wǎng)和串口來升級(jí)程序，但是也可以通過I2C 和SSI 來升級(jí)程序。和前面講的一樣，ROM 中的Boot Loader 不支持USB 的方式。
先說說如何使應(yīng)用程序進(jìn)入Flash 中的Boot Loader 執(zhí)行程序。首先要將Boot Loader 燒如0 開始的Flash 空間，然后把應(yīng)用程序燒如到Boot Loader 的bl_config.h 中APP_START_ADDRESS 所定義的地址。這樣可以由Boot Loader 引導(dǎo)應(yīng)用程序。應(yīng)用程序中包含有跳轉(zhuǎn)到Boot Loader 的代碼，通過外部給它的特殊命令、屏幕操作、按鍵,,，隨你怎么操作，只要你能執(zhí)行到這個(gè)跳轉(zhuǎn)函數(shù)它就會(huì)跳到Boot Loader 中運(yùn)行。一個(gè)示例性的代碼可能會(huì)是這個(gè)樣子的：

//*****************************************************************************
//
// Passes control to the bootloader and initiates a remote software update.
//
// This function passes control to the bootloader and initiates an update of
// the main application firmware image via UART0, Ethernet or USB depending
// upon the specific boot loader binary in use.
//
// \return Never returns.
//
//*****************************************************************************
void
JumpToBootLoader(void)
{
//
// We must make sure we turn off SysTick and its interrupt before entering
// the boot loader!
//
SysTickIntDisable();
SysTickDisable();
//
// Disable all processor interrupts. Instead of disabling them
// one at a time, a direct write to NVIC is done to disable all
// peripheral interrupts.
//
HWREG(NVIC_DIS0) = 0xffffffff;
HWREG(NVIC_DIS1) = 0xffffffff;
//
// Return control to the boot loader. This is a call to the SVC
// handler in the boot loader.
//
(*((void (*)(void))(*(unsigned long *)0x2c)))();
}

復(fù)制代碼

   這段代碼是直接從TI 提供的例程里摘出來的。太多詳細(xì)代碼的分析不屬于本文的內(nèi)容，有興趣的可以自己去研究一下。根據(jù)其注釋可以很清楚的知道，進(jìn)入該函數(shù)后首先關(guān)閉systick 及其中斷，然后關(guān)閉所有的中斷，最后跳到了Boot Loader 的SVC  中斷處理函數(shù)(注意，不是應(yīng)用程序的SVC  中斷)中執(zhí)行了。再看看Boot Loader 的SVCall  中斷處理函數(shù)做了寫什么呢，在源代碼中分析，我們發(fā) 現(xiàn)是它引導(dǎo)了Boot Loader 的運(yùn)行，首先把Boot Loader 復(fù)制到SRAM  中，然后跳到SRAM  中初始化 bl_config.h 中所配置的硬件信息，然后就是等著LM Flash Programmer 來升級(jí)程序了。
   如果芯片有內(nèi)置的Boot Loader 的話，應(yīng)用程序也可以執(zhí)行ROM 中的Boot Loader 來升級(jí)應(yīng)用程序。但是內(nèi)部ROM 中的Boot Loader 不支持USB。
   和執(zhí)行Flash 中的Boot Loader 有所不同，具體來說表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：
   1、鏈接時(shí)的起始地址不同。我們知道，F(xiàn)lash 中的Boot Loader 要占用一定的Flash 空間，所以應(yīng)用程序鏈接的起始地址是定義在bl_config.h 中的APP_START_ADDRESS 這個(gè)地址。而ROM 中的Boot Loader 不占用Flash 空間，這時(shí)候應(yīng)用程序是從0 地址開始的。
   2、如何執(zhí)行Boot Loader 的問題。如果Boot Loader 在Flash 中，0x2C 代表的是Boot Loader 的中斷向量。如果Boot Loader 在ROM 中則0x2C 代表的是應(yīng)用程序的中斷向量。
   應(yīng)用程序執(zhí)行ROM 中的Boot Loader，上述函數(shù)中最后一句是不對(duì)的，應(yīng)該修改為ROM 中執(zhí)行Boot Loader 的入口，也就是調(diào)用ROM_UpdateEthernet、ROM_UpdateI2C、ROM_UpdateSSI、ROM_UpdateUART 這幾個(gè)函數(shù)，它們的定義在Rom.h  中。
   有關(guān)應(yīng)用程序調(diào)用Boot Loader 有幾個(gè)問題，現(xiàn)在總結(jié)一下應(yīng)用程序調(diào)用Boot loader，包括前面可能講過的，也有沒講過的。
   1、調(diào)用Flash 中的Boot Loader 注意修改程序的開始地址為Boot Loader bl_config.h 中的地址。
   2、調(diào)用ROM 中的Boot Loader 注意修改程序的開始地址為0。
   3、調(diào)用ROM_UpdateI2C、ROM_UpdateSSI、ROM_UpdateUART 和ROM_UpdateEthernet 不同。前三個(gè)函數(shù)沒有參數(shù)，而以太網(wǎng)的應(yīng)該寫作ROM_UpdateEthernet(ROM_SysCtlClockGet());
   4、應(yīng)用程序通過以太網(wǎng)升級(jí)的時(shí)候，必須在應(yīng)用程序里配置好網(wǎng)口，并且MAC 地址已經(jīng)被編程而且正在使用。(注：此時(shí)的MAC 地址可以全是F，只要IP 地址在同一網(wǎng)段內(nèi)即可)。

結(jié)語(yǔ)

   好了，關(guān)于Boot Loader 的問題就介紹這么多了。不同的項(xiàng)目中可能用法也會(huì)有所不同，剛開始可能大家都是先看懂TI  的例程，然后慢慢修改，摸索出適合自己項(xiàng)目的Boot Loader，最后慢慢融會(huì)貫通，使用起來就能隨心所欲了。這個(gè)不是一篇文章看了就能全懂的。

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