【dsPIC33E】Bootloader（三）Bootloader下位机
前面2节讲述了dsPIC33E的Flash存储结构以及Hex格式，接下来开始讲述如何编写Bootloader下位机和上位机。
本节讲述下位机的设计，考虑到执行效率和烧录时间，我们将主要解析工作放到上位机中，因为PC的执行速度远高于MCU。在上位机中，我们将Hex文件解析成一组一组的地址和数据组合，然后将一个地址和数据打包发送到Bootloader，Bootloader将其写入对应地址内。
我们先将地址空间分割成三段区域：
0x000000-0x0007FF： 第一段为起始跳转、复位和中断向量表
0x000800-0x0071FF： 第二段为Bootloader，此处预留0x6400长度，为了以后扩充，多预留了一点，后面再空一点点。
0x008000-0x02A800： 第三段为User App，注意最后一页（包含配置字）不要使用，擦除时会导致代码保护清零。
分别在Bootloader和AfterBootloader（即User App）项目中添加gld文件（从xc16安装文件夹下复制到项目目录下），修改对应的程序地址（修改program (xr)的起始地址和长度），这样编译时，会限制程序起始和结束地址。
以下我们将使用具体项目来说明，使用的芯片为dsPIC33EP256GP506
示例项目下载：https://download.csdn.net/download/u010875635/10819819
Bootloader中，最重要的就是2个功能，一是通信，二是Flash读写。由于不能使用中断，防止中断向量表与User App的冲突，通信都采用查询模式。开发板正好有现成的串口，本例采用串口通信，考虑到后面可能会使用CAN，因此核心数据长度为8bytes，串口本身校验功能差，我们再在前后分别增加2个字节，总计12个字节。
此例总共设有5中命令，兼容Bootloader和User App，分别为：EntryBootloader（User App中可用）、Reset、Data、DataEnd、CheckBootloader、Erase。
EntryBootloader，Bootloader不适用，User App中可用，由上过机发送过来的命令，用于在User App中复位到Bootloader，以便于进行代码烧写工作；Bootloader启动时会向上位机发送EntryBootloader回馈，表示进入Bootloader。
Reset，Bootloader中可用，上位机发送过来的命令，用于烧写完毕后，重启系统，User App启动时会向上位机发送Reset回馈表示已经于User App。
Data，接收到的为数据，由上位机发送过来，Bootloader将其写入flash。
DataEnd，上位机发送数据完毕，告诉Bootloader系统可以复位了。
CheckBootloader，上位机发送的命令，用于检查是否在Bootloader中，若在则回馈，若不再不回馈，上位机有超时判断。
Erase，上位机发送命令，下位机接收到命令后，会擦除所有用户程序相关的存储区，包括复位和中断向量表。
#include "McuDrivers/uart/uart.h"
#include "McuDrivers/system/system.h"
#include "McuDrivers/flash/DataRecord.h"
#include "McuDrivers/gpio/gpio.h"
#include "McuDrivers/timer/timer.h"
#include "Protocols/Bootloader.h"
#include "Protocols/UserAppFlash.h"
#include "McuDrivers/flash/InnerFlash.h"
uint8_t receiveData[12]={0},dataIndex=0;
void Uart_Tasks();
uint8_t Time_Tasks();
uint8_t Tick_Tasks();
int main(void)
{
uint8_t run=1;
System_Initialize_g();
Uart_Initial_g(115200);
System_Delay_MS_g(100);
GPIO_LED_D4_Enable_g();
GPIO_LED_D3_Enable_g();
while(run)
{
Uart_Tasks(); //接收数据处理
run = Tick_Tasks();
}
while(1)
{
Uart_Tasks(); //接收数据处理
}
return 0;
}
uint16_t countTick = 0;
uint8_t Tick_Tasks()
{
countTick++;
//晶振为80MHz
//每隔800大约1ms
if(countTick==800)
{
countTick=0;
return Time_Tasks();
}
return 1;
}
uint16_t countTimer=0;
uint8_t Time_Tasks()
{
countTimer++;
if(countTimer==4000)
{
BOOTLOADER_GOTO_8000();
return 0;
}
if(countTimer>4000)
return 0;
if(countTimer%500==0)
GPIO_LED_D3_Toggle_g();
return 1;
}
//串口接收任务
void Uart_Tasks()
{
if(U2STAbits.URXDA==1)
{
uint8_t tmp = Uart_ReadByte();
switch(dataIndex)
{
case 0:
if(tmp==g_Bootloader_Receive_StartFlag[0]) //起始标识1
{
receiveData[0] = g_Bootloader_Receive_StartFlag[0];
dataIndex = 1;
}
else
dataIndex = 0;
break;
case 1:
if(tmp==g_Bootloader_Receive_StartFlag[1]) //起始标识2
{
receiveData[1] = g_Bootloader_Receive_StartFlag[1];
dataIndex = 2;
}
else
dataIndex = 0;
break;
case 10:
if(tmp==g_Bootloader_Receive_EndFlag[0])
{
receiveData[dataIndex] = g_Bootloader_Receive_EndFlag[0];
dataIndex = 11;
}
else
dataIndex = 0;
break;
case 11:
if(tmp==g_Bootloader_Receive_EndFlag[1])
{
receiveData[dataIndex] = g_Bootloader_Receive_EndFlag[1];
AfterBootloader_CmdType result = Bootloader_DataParse(receiveData,12);
//Uart_WriteByte_g(result);
switch(result)
{
case EntryBootloader:
break;
case Reset:
BOOTLOADER_SOFTWARE_RESET();
break;
case Data: //数据
countTimer = 4001; //出现数据即不跳转到用户程序，避免烧录用户程序时出现异常
//UserFlash_EraseIvtAndUserAppBlock();
UserFlash_DataParseAddrData(receiveData,12);
Uart_WriteBytes_g(g_Bootloader_DataReponse,12);
GPIO_LED_D3_Toggle_g();
break;
case DataEnd: //数据结束
GPIO_LED_D4_Enable_g();
GPIO_LED_D3_Enable_g();
Uart_WriteBytes_g(g_Bootloader_DataProgramEndReponse,12);
BOOTLOADER_SOFTWARE_RESET(); //数据刷新完毕，复位
break;
case CheckBootloader: //回馈正处于Bootloader中
Uart_WriteBytes_g(g_Bootloader_CheckBootloaderReponse,12);
break;
case Erase:
UserFlash_EraseIvtAndUserAppBlock();
Uart_WriteBytes_g(g_Bootloader_EraseFlashReponse,12);
break;
default:
break;
}
}
dataIndex = 0;
break;
default:
receiveData[dataIndex] = tmp; dataIndex++;
break;
}
}
}在数据处理上，由于dsPIC33EP256GP506只支持双指令字编程，所以我们接收到2个数据才会判断然后写入flash，考虑到最后肯定是配置字，而此处配置字是无法写入的，所以不考虑数据个数是否是奇数（奇数会导致最后一个数据漏写）情况了。
另外为保证复位启动时，程序始终跳转到Bootloader，所以用户程序的第一个指令字会被屏蔽，始终指向Bootloader。
FlashAddr_t m_LastAddr={.Uint32Addr=0x000002,}; //要写入的首地址，默认为2，即第一次判断认为上一次是第二个，非第一个，不用填充上一个，防止第一次误判
OneInstruction_t dataForWrite[2]; //存储要写入的2个指令字，每个指令字2个16位组成
//解析Hex文件
//0、1表示开头
//2表示类型
//3、4、5表示地址，高字节在前，最高字节无
//6、7、8、9表示数据，低字节在前
void UserFlash_DataParseAddrData(uint8_t *data, uint8_t length)
{
FlashAddr_t addr;
OneInstruction_t dataTmp;
addr.Uint16Addr.HighAddr = data[3];
addr.Uint16Addr.LowAddr = data[4]*256 + data[5];
dataTmp.HighLowUINT16s.LowWord = data[6]+data[7]*256;
dataTmp.HighLowUINT16s.HighWord = data[8] + data[9]*256;
if(addr.Uint32Addr==0x00000000)
dataTmp.UINT32 = 0x00040800; //发送过来的跳转指令不接受，默认总跳转到bootloader首地址
if(addr.Uint16Addr.LowAddr%4==0) //本次地址是组内第一个数据
{
if(m_LastAddr.Uint16Addr.LowAddr%4==0) //上一次也是第一个，则先填充上一次第二个指令字，写入flash，然后本次重新开始
{
dataForWrite[1].UINT32 = 0xffffff; //上一组第二个指令字填充
InnerFlash_WriteInstructionsToFlash(m_LastAddr,dataForWrite,2); //上一次数据组合后，写入2指令字
}
//上一次是第1个或者第2个，本次都要重新开始
dataForWrite[0].UINT32 = dataTmp.UINT32; //本次为第一个指令字
}
else //本次地址是第二个
{
if(m_LastAddr.Uint16Addr.LowAddr%4==0) //上一次是第一个，要继续判断是否连续
{
if((addr.Uint32Addr-m_LastAddr.Uint32Addr)==2) //与上一次连续，填充到上一次的数据中，并写入2个指令字
{
dataForWrite[1].UINT32 = dataTmp.UINT32; //本次为第二个指令字
InnerFlash_WriteInstructionsToFlash(addr,dataForWrite,2); //本次次数据组合后，写入2指令字
}
else //与上一次不连续，填充上一次的第二个指令字，然后填充本次的第一个指令字，同时两次共写入4个指令字
{
dataForWrite[1].UINT32 = 0xffffff; //上组第二个指令字填充
InnerFlash_WriteInstructionsToFlash(m_LastAddr,dataForWrite,2); //上一次数据组合后，写入2指令字
dataForWrite[0].UINT32 = 0xffffff; //填充本组第一个指令字
dataForWrite[1].UINT32 = dataTmp.UINT32; //本组第二个指令字
InnerFlash_WriteInstructionsToFlash(addr,dataForWrite,2); //本次次数据组合后，写入2指令字
}
}
else//上一次也是第2个，将本次第一个指令字也填充，写入
{
dataForWrite[0].UINT32 = 0xffffff; //填充本组第一个指令字
dataForWrite[1].UINT32 = dataTmp.UINT32; //本组第二个指令字
FlashAddr_t addrTmp;
addrTmp.Uint32Addr = addr.Uint32Addr-2; //键入地址要为本组第一个地址
InnerFlash_WriteInstructionsToFlash(addrTmp,dataForWrite,2); //本次次数据组合后，写入2指令字，注意地址要减2
}
}
//赋予本次地址
m_LastAddr.Uint32Addr = addr.Uint32Addr;
//为防止出现奇指令，所以
//写入Flash，每4个一组，占2个指令字，第一个指令字-低字节、高字节，第二个指令字-低字节、高字节
//Length必须为4的倍数数，双指令字写入模式
//例如 data[4]={0xaa05,0x0011,0xaa06,0x0022};，存入0x004000，即0x004000存入0x11aa05,0x004002存入0x22aa06
//InnerFlash_WriteTwoWordsFlash(addrHighLow,,m_DataTmp,8);
}
Bootloader虽然可以承担烧录工作，但是首次还是需要人工用JTAG将Bootloader写入MCU的Flash中。若是希望第一次直将Bootloader和User App集成，仅烧录一次，可参考一下方式：
合并Hex（Bootloader和Use App）
1、编译好Bootloader.hex和UserApp.hex，并假定Bootloader的首地址为0x800，UserApp的首地址为0x8000。
2、复制一份UserApp.hex，命名为UserAppWithBootloader.hex。
3、使用我们的上位机打开UserAppWithBootloader.hex（由于最后有校验码，不建议文本编辑器修改），修改首行第一个地址0x00048000为0x00040800，并保存。
4、用文本编辑器打开Bootloader.hex，复制:101000....（一般在42行，地址÷2=0x800，包含此地址）之后到:020000040005F5（不包含）之前的，所有的Bootloader程序代码。
5、用文本编辑器打开UserAppWithBootloader.hex，在:020000040001F9（一般在42行，线性地址偏移地址=(0x000001<<16÷2）之前回车，将刚刚复制的Bootloader程序填充到此处。
动图演示：
Hex解析工具源码下载地址：https://download.csdn.net/download/u010875635/10819828
本节到此结束，下一节讲述Bootloader上位机。