KEIL-51单片机实现自定义bootloader，用于程序更新 研究

本文原创作者: 少占鱼大神 关于8051的bootloader实现方式 一， 基本硬件需求 要实现IAP功能，需要51单片机可以在程序里修改代码空间的Flash，或者至少可以修改用户程序区的Flash，新出的51大部分都能满足这个要求 二，空间划分 一般bootloader位于单片机代码空间的起始地址，用户程序在后面。这个需要根据实际的需求来决定，bootloader功能简单，就少占用一些，bootloader功能复杂的就多占用一些。除此之外，一般还要根据Flash的页为界线划分。附带的工程模板里，bootloader使用0x0000-0x0fff区间，用户程序使用0x1000以后的空间。 三，中断的处理 51单片机的中断入口一般位于0地址开始的区间，无法修改，但是根据上面的空间划分方式，这个区间位于bootloader的范围，是不能随意更改的。所以代码里用了一个软件的方式对中断入口做了重映射处理，后面将结合具体的代码介绍实现方式。 四，Bootloader的处理 1，  建立工程的时候，选择把Startup.a51添加到工程 2，  在Startup.a51里添加如下代码： ORG      0003H                                      LJMP     2003H                                      ORG      000BH                                      LJMP     200BH                                      ORG      0013H                                      LJMP     2013H                                      ORG      001BH                                      LJMP     201BH                                      ORG      0023H                                      LJMP     2023H                            …………………………. 根据具体型号的中断数量和地址，添加中断跳转代码，格式为ORG  XXH   LJMP 2000+XXH,这样做，是为了将中断映射到用户程序区的0x2000开始的空间，在用户程序里，还要做一些对应的设置，后面将介绍。 3，  Bootloader的处理流程。Bootloader的主要作用一般是开机初始化，自检和升级用户程序，以及引导用户程序。因为上面已经把中断映射到用户程序空间，所以bootloader里最好就不要用中断了。 五，             用户程序的处理。 1，  用户程序的Startup.a51无特殊需求，可以根据需要选择添加到工程，然后自己做修改，也可以不添加到工程，由编译器连接一个默认的startup.a51 2，  用户程序的所有普通函数和中断函数也没有特殊要求，可以按正常的方式编写 3，  用户程序的工程设置。因为用户程序不再是从0地址开始，所以需要在工程设置里做定位处理：设置用代码的范围，定位用户代码入口地址。具体设定如下图： 因为用户代码规划到0x1000以后的空间，所以设置code range从0x1000开始 为了让bootloader能准确跳到用户程序入口，所以需要将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函数；另外，入口也并不是必须定位在这个位置，只要位于用户代码空间就可以） 4，  中断映射。在bootloader里，将中断入口定位在了0x2000开始的空间，在用户程序里，也必须做一个对应的设置。方法如下： 这样处理之后，便完成了中断的映射。当中断发生时，会先进入位于bootloader里的硬件中断入口，然后在那里跳转到0x2000开始的一个软件重定义的向量表，再跳转到中断入口函数。和没有bootloader的方式比起来，这样做会多一次LJMP跳转，但是一般情况下影响不大。 关于bootloader存放位置： 备注：其实，最好是将bootloader程序放到最后，这样，应用程序起始地址，中断地址等不用设置，默认程序从0x0000h开始执行，然后用函数指针跳转到bootloader 程序起始地址，让其先执行。通过bootloader内部程序选择是否升级应用程序还是直接跳转回应用程序区执行。 若升级，就读写flash的应用程序部分。若不升级，就跳转回应用程序继续运行。 BOOTLOADER 程序举例： #include //用户程序起始地址 #define USER_APP_ADDR        0x1000 char power_on_test(void); char check_upgrade_request(void); char upgrade(void); void main(void) { //定义一个函数指针，用于跳转到用户程序 void (*boot)() = USER_APP_ADDR; //bootloader里不能开启中断 EA = 0; //添加系统初始化代码 if(power_on_test()){//开机自检 upgrade(); } else if (check_upgrade_request()){//检查是否有升级需求 upgrade(); } //如果不需要升级，或者升级已经完成，执行下面的代码进入用户程序 (*boot)(); //正常情况下不会运行到这里，以防万一 while(1); } char power_on_test(void) { //添加开机自检代码，如果自检错误，进入升级模式 return 0; } char check_upgrade_request(void) { //添加检查用户是否有升级要求的代码，例如输入命令或按下按键，如果有，则进入升级模式 return 0; } char upgrade(void) { //添加传输升级文件和升级用户程序区的代码 return 1; } 用户程序： #include //main函数无特殊要求 void main(void) { while(1); } //中断函数无特殊需求，可根据需求随意添加 void UART_ISR(void) interrupt 4 { return; } 工程配置如下   六，关于升级文件 升级文件的传输可以根据需要使用任何方式，例如串口，网络，USB，存储卡等。升级文件的传输可以做在bootloader里，也可以做在用户程序里，或者两种方式都有。一般来说，bootloader的代码比较简单，不适合做复杂的传输方式。如果传输方式比较复杂，可以在用户程序里传输升级文件，暂存到一个外部存储器，然后跳转到bootloader，让bootloader从外部存储器读出并升级用户程序。升级的时候要注意用户代码的范围。 为了传输的可靠性，升级文件一般还会添加一个文件头，里面包含一些基本的文件信息，例如长度，校验等，这些可以通过编写一些简单的工具来完成。                    另外，推荐一些升级文件的传输方式，做bootloader的时候可以考虑 1，  串口。可以考虑使用XMODEM协议传输升级文件，因为这是一个比较标准的传输协议，很多现成的软件可以支持，例如Windows下自带的超级终端就可以实现（XP以后的系统没有超级终端，但是也有一些别的软件可以代替，例如SecureCRT） 2，  USB主机。可以用U盘方式升级。升级文件取一个特定文件名，放在特定位置，主机读取到文件后自动升级 3，  USB从机。可以让从机虚拟成一个U盘，PC把文件复制到这个虚拟U盘就完成升级。这样就不需要编写专门的升级软件 4，  以太网。 a)        TFTP，这是标准的文件传输命令，Windows自带，而且协议简单 b)        Web。用网页的方式，界面有好直观，用网页浏览器就可以实现，也不用单独开发专用的升级软件。 全部程序51hei下载地址：