ATMega48的Bootloader的軟件實(shí)用方法

1、atmega48的bootloader的軟件實(shí)用方法是公司推出的第一款真正意義上的risc結(jié)構(gòu)8位，具有先進(jìn)的命令集及單時(shí)鐘周期命令執(zhí)行時(shí)光，數(shù)據(jù)吞吐率可高達(dá)1，其性能顯然優(yōu)于其他類型8位單片機(jī)。作為avr主流產(chǎn)品，mega系列的無(wú)數(shù)產(chǎn)品(mega8megal6mega32mega8535等)在硬件上都支持boot-loader功能。這樣可靈便運(yùn)行boot區(qū)程序，實(shí)現(xiàn)在應(yīng)用編程(iap)及一些高級(jí)應(yīng)用，如系統(tǒng)智能升級(jí)，密碼校驗(yàn)自庇護(hù)，遠(yuǎn)程系統(tǒng)更新等。但有很高性價(jià)比的mega48在硬件上卻不支持bootloader功能。因此，本文針對(duì)mega48首次提出兩種軟件實(shí)現(xiàn)bootloader的辦法：跳

2、轉(zhuǎn)保存法和倒置法。1 atmega48 bootloader的軟件實(shí)現(xiàn)辦法mega48在硬件上不支持bootloader功能，不能像其他產(chǎn)品那樣通過(guò)編程來(lái)設(shè)置相應(yīng)的熔絲位以實(shí)現(xiàn)bootloader，只能通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在mega48上實(shí)現(xiàn)bootloader的關(guān)鍵在于通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)程序存儲(chǔ)器空間劃分。復(fù)位后，boot區(qū)獲得mcu控制權(quán)，自編程結(jié)束后mcu控制權(quán)返還給app區(qū).以下將具體介紹本文提出的兩種新辦法。1.1 跳轉(zhuǎn)保存法本辦法的核心在于跳轉(zhuǎn)和保存，因此命名為跳轉(zhuǎn)保存法。跳轉(zhuǎn)指上電后mcu跳轉(zhuǎn)至boot區(qū)，mcu控制權(quán)被boot區(qū)獲得。保存指對(duì)app區(qū)程序復(fù)位地址的保存，惟獨(dú)保存了該地址才

3、干保證mcu控制權(quán)正常返還給app區(qū)。跳轉(zhuǎn)保存法采納普通分區(qū)方式，即app區(qū)位于程序存儲(chǔ)器空間的低地址處，boot區(qū)在高地址處。因本文用法的上位機(jī)軟件為avrosp，boot區(qū)需占用1 kb。此外，因?yàn)閍tmega48不支持通過(guò)熔絲位修改程序的復(fù)位向量，故需多劃分給boot區(qū)4個(gè)頁(yè)面大小的空間。為提高程序的可移植性，可用法預(yù)定義語(yǔ)句來(lái)劃分boot區(qū)大小，詳細(xì)實(shí)現(xiàn)如下：define pagesize 64每個(gè)頁(yè)面由64個(gè)字節(jié)組成define app_pages (4*1024pagesize) - (1*1024+256)pagesize)app區(qū)的頁(yè)面數(shù)define app_end app_p

4、ages*pagesizeapp區(qū)共占用的字節(jié)數(shù)在編譯過(guò)程中，因?yàn)閕ccavr編譯器只支持標(biāo)準(zhǔn)的boo了區(qū)大小設(shè)置，即25651210242048 kb。故用法下面辦法定義boot區(qū)大??；pragma text：mytextvoidboot()pragma text；text編譯過(guò)程中，在projectoptionstarget的other options中，添加“-bmytext；0x?”，其中0x?為boot區(qū)開頭的地址。這樣就可以按照實(shí)際需要設(shè)定boo了區(qū)大小。這對(duì)于囫圇程序空間惟獨(dú)4 kb的atmcga48來(lái)說(shuō)，是十分適合的。程序詳細(xì)流程1所示。1所示，boot區(qū)程序塊的第一步就是讀取

5、eeprom中的app區(qū)原復(fù)位地址，以便單片機(jī)在執(zhí)行boot區(qū)程序條件不成立時(shí)，跳轉(zhuǎn)到app區(qū)執(zhí)行程序。eeprom_read(0xfe，appreset)；當(dāng)執(zhí)行boot區(qū)程序條件成立時(shí)，單片機(jī)將執(zhí)行boot區(qū)程序來(lái)更新app區(qū)中的內(nèi)容。這里特殊要注重對(duì)即將更新到app區(qū)內(nèi)程序復(fù)位地址的處理：保存該程序中復(fù)位地址到ram中，并修改該地址為boot區(qū)人口地址。這個(gè)工作必需在頁(yè)面填充前完成，否則在更新后，單片機(jī)復(fù)位運(yùn)行不會(huì)首先跳轉(zhuǎn)到boot區(qū)。if(address=o)appreset=data；data=bootreset； boot區(qū)的入口bootreset=0x1300boot區(qū)程序塊最后

6、一步是對(duì)app區(qū)程序復(fù)位地址的保存。惟獨(dú)通過(guò)上電復(fù)位才干移交mcu控制權(quán)給app區(qū)，這將導(dǎo)致ram被清零。為了保存ram中的原app區(qū)程序復(fù)位地址，需上電復(fù)位前，將這個(gè)地址保存到eeprom中。eeprom_write(oxfe，appreset)；值得一提的是，在第一次運(yùn)行時(shí)，程序并不能挺直跳轉(zhuǎn)到boot區(qū)首地址，所以第一次運(yùn)行時(shí)，app區(qū)內(nèi)容應(yīng)為空。這樣，當(dāng)單片機(jī)上電運(yùn)行時(shí)，程序指針(pc)會(huì)自增向下運(yùn)行到第一句可執(zhí)行代碼，即boot區(qū)中的首行代碼。同樣，第一次運(yùn)行時(shí)也不行能讀取出正確的返回app區(qū)的入口地址(取出值為0xff)，所以第一次運(yùn)行時(shí)必需保證執(zhí)行boot區(qū)程序條件成立，否則將無(wú)

7、法正確跳回到app區(qū)。惟獨(dú)執(zhí)行了boot區(qū)程序，才干寫入正確的app返回地址到eeprom中，從而為以后的運(yùn)行做好預(yù)備。跳轉(zhuǎn)保存法遵循了bootloader的常規(guī)實(shí)現(xiàn)流程，但它的mcu控制權(quán)交接處理比較復(fù)雜，下文將提到的倒置法就很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。1.2 倒置法普通來(lái)說(shuō)，程序存儲(chǔ)區(qū)的上部為npp區(qū)，下部為boot區(qū)，這也是常規(guī)辦法所實(shí)行的分區(qū)辦法。這種分區(qū)辦法由支持bootloader功能的芯片程序存儲(chǔ)區(qū)中rww和nrww的劃分方式所打算的。針對(duì)mega48，它的程序存儲(chǔ)區(qū)沒有rww區(qū)和nrww區(qū)之分，spm命令可以在囫圇flash區(qū)中執(zhí)行，所以大可不必拘泥于普通邏輯，徹低可以把a(bǔ)pp區(qū)和b

8、oot區(qū)倒置，即把程序存儲(chǔ)區(qū)的上部劃分為boot區(qū)，下部劃分為app區(qū)。本文中將這種分區(qū)辦法稱為倒置分區(qū)辦法。倒置法背棄了常規(guī)分區(qū)形式，創(chuàng)新地采納倒置分區(qū)法對(duì)程序存儲(chǔ)區(qū)舉行分區(qū)。這樣，在每次上電后，boot區(qū)自動(dòng)獲得mcu控制權(quán)，而不需修改和保存用戶程序復(fù)位向量，這比跳轉(zhuǎn)保存法簡(jiǎn)便。boot區(qū)大小劃分仍用法預(yù)定義語(yǔ)句，詳細(xì)實(shí)現(xiàn)如下：define pagesize 64define app_pages(4096pagesize)-(1024pagesize)define app_end app_pages*pagesize在對(duì)app區(qū)程序編譯時(shí)，編譯器的配置辦法類似于常規(guī)辦法中對(duì)boot區(qū)程序編

9、譯時(shí)的配置倒置法流程2所示。2所示，當(dāng)執(zhí)行boot區(qū)程序條件不成立時(shí)，程序跳轉(zhuǎn)至app區(qū)入口處，該地址是固定的(4096"1024)。詳細(xì)實(shí)現(xiàn)如下：asm(“jmp 0x0c00n”)；跳轉(zhuǎn)到app區(qū)開頭執(zhí)行需要注重的是，中斷向量空間在程序存儲(chǔ)器的低地址上，這正巧位于boot區(qū)中，故為了增強(qiáng)app區(qū)和b00t區(qū)兩部分程序的自立性，可在app區(qū)中人為構(gòu)建除復(fù)位向量以外的其他中斷向量空間。在自編程過(guò)程中，實(shí)施頁(yè)寫入時(shí)，不是按常規(guī)辦法的挨次從第一個(gè)頁(yè)開頭更新，由于需更新的是app區(qū)所在的頁(yè)面，而不是boot區(qū)所在的，所以要從app區(qū)所在的頁(yè)面處開頭更新。倒置法打破了常規(guī)的分區(qū)模式，大大簡(jiǎn)化了對(duì)mcu控制權(quán)的處理，但其頁(yè)面更新處理較為繁瑣。跳轉(zhuǎn)保存法則因沿襲了常規(guī)處理方式，所以頁(yè)面更新無(wú)需做特殊處理，并能很好地兼容硬件實(shí)現(xiàn)bootloader的程序。用戶可以按照實(shí)際需要來(lái)挑選辦法。2 硬件測(cè)試原理圖及結(jié)果調(diào)試硬件原理圖3所示。圖3中的isp接口是用來(lái)完成第一次非bootloadcr的編程方式，從而建立bootloader的應(yīng)用環(huán)境。這以后的每次編程均可以通過(guò)串口挺直完成，不需要任何其他設(shè)備。在本文中用法的編譯環(huán)境為iccavr demo版，通過(guò)用法avr單片機(jī)的井口下載線完成b