標(biāo)題: KEIL-51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自定義bootloader，用于程序更新 [打印本頁]
作者: 好技術(shù)致用    時(shí)間: 2020-4-12 09:38
標(biāo)題: KEIL-51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自定義bootloader，用于程序更新
本文原創(chuàng)作者: 少占魚大神
關(guān)于8051的bootloader實(shí)現(xiàn)方式

一， 基本硬件需求

要實(shí)現(xiàn)IAP功能，需要51單片機(jī)可以在程序里修改代碼空間的Flash，或者至少可以修改用戶程序區(qū)的Flash，新出的51大部分都能滿足這個(gè)要求

二，空間劃分

一般bootloader位于單片機(jī)代碼空間的起始地址，用戶程序在后面。這個(gè)需要根據(jù)實(shí)際的需求來決定，bootloader功能簡單，就少占用一些，bootloader功能復(fù)雜的就多占用一些。除此之外，一般還要根據(jù)Flash的頁為界線劃分。附帶的工程模板里，bootloader使用0x0000-0x0fff區(qū)間，用戶程序使用0x1000以后的空間。

三，中斷的處理

51單片機(jī)的中斷入口一般位于0地址開始的區(qū)間，無法修改，但是根據(jù)上面的空間劃分方式，這個(gè)區(qū)間位于bootloader的范圍，是不能隨意更改的。所以代碼里用了一個(gè)軟件的方式對中斷入口做了重映射處理，后面將結(jié)合具體的代碼介紹實(shí)現(xiàn)方式。

四，Bootloader的處理

1，  建立工程的時(shí)候，選擇把Startup.a51添加到工程
2，  在Startup.a51里添加如下代碼：

ORG      0003H

                                     LJMP     2003H

                                     ORG      000BH

                                     LJMP     200BH

                                     ORG      0013H

                                     LJMP     2013H

                                     ORG      001BH

                                     LJMP     201BH

                                     ORG      0023H

                                     LJMP     2023H

                           ………………………….

根據(jù)具體型號的中斷數(shù)量和地址，添加中斷跳轉(zhuǎn)代碼，格式為ORG  XXH   LJMP 2000+XXH,這樣做，是為了將中斷映射到用戶程序區(qū)的0x2000開始的空間，在用戶程序里，還要做一些對應(yīng)的設(shè)置，后面將介紹。

3，  Bootloader的處理流程。Bootloader的主要作用一般是開機(jī)初始化，自檢和升級用戶程序，以及引導(dǎo)用戶程序。因?yàn)樯厦嬉呀?jīng)把中斷映射到用戶程序空間，所以bootloader里最好就不要用中斷了。



五，             用戶程序的處理。

1，  用戶程序的Startup.a51無特殊需求，可以根據(jù)需要選擇添加到工程，然后自己做修改，也可以不添加到工程，由編譯器連接一個(gè)默認(rèn)的startup.a51

2，  用戶程序的所有普通函數(shù)和中斷函數(shù)也沒有特殊要求，可以按正常的方式編寫

3，  用戶程序的工程設(shè)置。因?yàn)橛脩舫绦虿辉偈菑?地址開始，所以需要在工程設(shè)置里做定位處理：設(shè)置用代碼的范圍，定位用戶代碼入口地址。具體設(shè)定如下圖：

因?yàn)橛脩舸a規(guī)劃到0x1000以后的空間，所以設(shè)置code range從0x1000開始

為了讓bootloader能準(zhǔn)確跳到用戶程序入口，所以需要將C_C51STARTUP定位到0x1000位置。（C_STARTUP位于startup.a51里，它才是程序的真正入口，而不是main函數(shù)；另外，入口也并不是必須定位在這個(gè)位置，只要位于用戶代碼空間就可以）


4，  中斷映射。在bootloader里，將中斷入口定位在了0x2000開始的空間，在用戶程序里，也必須做一個(gè)對應(yīng)的設(shè)置。方法如下：


這樣處理之后，便完成了中斷的映射。當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，會(huì)先進(jìn)入位于bootloader里的硬件中斷入口，然后在那里跳轉(zhuǎn)到0x2000開始的一個(gè)軟件重定義的向量表，再跳轉(zhuǎn)到中斷入口函數(shù)。和沒有bootloader的方式比起來，這樣做會(huì)多一次LJMP跳轉(zhuǎn)，但是一般情況下影響不大。

關(guān)于bootloader存放位置：
備注：其實(shí)，最好是將bootloader程序放到最后，這樣，應(yīng)用程序起始地址，中斷地址等不用設(shè)置，默認(rèn)程序從0x0000h開始執(zhí)行，然后用函數(shù)指針跳轉(zhuǎn)到bootloader 程序起始地址，讓其先執(zhí)行。通過bootloader內(nèi)部程序選擇是否升級應(yīng)用程序還是直接跳轉(zhuǎn)回應(yīng)用程序區(qū)執(zhí)行。
若升級，就讀寫flash的應(yīng)用程序部分。若不升級，就跳轉(zhuǎn)回應(yīng)用程序繼續(xù)運(yùn)行。


BOOTLOADER 程序舉例：

#include<reg52.h>

//用戶程序起始地址

#define USER_APP_ADDR        0x1000



char power_on_test(void);

char check_upgrade_request(void);

char upgrade(void);



void main(void)

{

//定義一個(gè)函數(shù)指針，用于跳轉(zhuǎn)到用戶程序

void (*boot)() = USER_APP_ADDR;

//bootloader里不能開啟中斷

EA = 0;

//添加系統(tǒng)初始化代碼

if(power_on_test()){//開機(jī)自檢

upgrade();

}

else if
(check_upgrade_request()){//檢查是否有升級需求

upgrade();

}

//如果不需要升級，或者升級已經(jīng)完成，執(zhí)行下面的代碼進(jìn)入用戶程序

(*boot)();

//正常情況下不會(huì)運(yùn)行到這里，以防萬一

while(1);

}



char power_on_test(void)

{

//添加開機(jī)自檢代碼，如果自檢錯(cuò)誤，進(jìn)入升級模式

return 0;

}

char check_upgrade_request(void)

{

//添加檢查用戶是否有升級要求的代碼，例如輸入命令或按下按鍵，如果有，則進(jìn)入升級模式

return 0;

}

char upgrade(void)

{

//添加傳輸升級文件和升級用戶程序區(qū)的代碼

return 1;

}


用戶程序：

#include<reg52.h>

//main函數(shù)無特殊要求

void main(void)

{

while(1);

}

//中斷函數(shù)無特殊需求，可根據(jù)需求隨意添加

void UART_ISR(void) interrupt 4

{



return;

}
工程配置如下


六，關(guān)于升級文件

升級文件的傳輸可以根據(jù)需要使用任何方式，例如串口，網(wǎng)絡(luò)，USB，存儲(chǔ)卡等。升級文件的傳輸可以做在bootloader里，也可以做在用戶程序里，或者兩種方式都有。一般來說，bootloader的代碼比較簡單，不適合做復(fù)雜的傳輸方式。如果傳輸方式比較復(fù)雜，可以在用戶程序里傳輸升級文件，暫存到一個(gè)外部存儲(chǔ)器，然后跳轉(zhuǎn)到bootloader，讓bootloader從外部存儲(chǔ)器讀出并升級用戶程序。升級的時(shí)候要注意用戶代碼的范圍。

為了傳輸?shù)目煽啃�，升級文件一般還會(huì)添加一個(gè)文件頭，里面包含一些基本的文件信息，例如長度，校驗(yàn)等，這些可以通過編寫一些簡單的工具來完成。



                   另外，推薦一些升級文件的傳輸方式，做bootloader的時(shí)候可以考慮

1，  串口�？梢钥紤]使用XMODEM協(xié)議傳輸升級文件，因?yàn)檫@是一個(gè)比較標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議，很多現(xiàn)成的軟件可以支持，例如Windows下自帶的超級終端就可以實(shí)現(xiàn)（XP以后的系統(tǒng)沒有超級終端，但是也有一些別的軟件可以代替，例如SecureCRT）

2，  USB主機(jī)。可以用U盤方式升級。升級文件取一個(gè)特定文件名，放在特定位置，主機(jī)讀取到文件后自動(dòng)升級

3，  USB從機(jī)�？梢宰審臋C(jī)虛擬成一個(gè)U盤，PC把文件復(fù)制到這個(gè)虛擬U盤就完成升級。這樣就不需要編寫專門的升級軟件

4，  以太網(wǎng)。

a)        TFTP，這是標(biāo)準(zhǔn)的文件傳輸命令，Windows自帶，而且協(xié)議簡單

b)        Web。用網(wǎng)頁的方式，界面有好直觀，用網(wǎng)頁瀏覽器就可以實(shí)現(xiàn)，也不用單獨(dú)開發(fā)專用的升級軟件。

全部程序51hei下載地址：
關(guān)于8051的bootloader實(shí)現(xiàn)方式.rar (2.99 KB, 下載次數(shù): 109)



作者: zhai1461961500    時(shí)間: 2020-4-21 11:30
很有啟發(fā)，謝謝
作者: zhai1461961500    時(shí)間: 2020-4-25 09:53
樓主有沒有源碼文件？我研究了好久沒明白，想借鑒下！
作者: 花開花落12334    時(shí)間: 2020-9-13 20:37
還是很有參考價(jià)值的
作者: cjp88811283    時(shí)間: 2020-9-25 09:30
道理是對的，能不能實(shí)現(xiàn)才是關(guān)鍵
作者: GLG110    時(shí)間: 2020-12-9 17:01
很受啟發(fā)  跪謝樓主！��！
作者: fzxFzx    時(shí)間: 2021-1-19 09:20
請問為什么程序空間偏移1000H，中斷向量表卻是偏移2000H呢？ 在單片機(jī)里，程序空間和中斷向量表不都是從地址0開始的嗎？請問哪位伙伴知道
作者: 18779416450    時(shí)間: 2022-1-14 12:14
樓主 您好  看到您的這篇文章很受啟發(fā)   請問能否提供一下源碼  學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)
作者: 西點(diǎn)鐘靈毓秀    時(shí)間: 2022-7-8 09:51

很受啟發(fā)  ,具體還得自己去實(shí)現(xiàn)



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