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Boot Loader应用说明—HelloM3应用笔记

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1、如何使用内部的Boot Loader。 2
2、通过USB DFU 方式下载程序 4
3、以串口方式升级程序 7
4、通过以太网接口升级程序 8
5、I2C 和SSI 方式下载程序 9
6、从应用程序进入Boot Loader 11
结语 13
附录A  14

  Boot Loader 是在用户应用程序开始运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序,我们可以初始化硬件设备和软件环境,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的工作状态,以便执行某些特定的功能。一般来说就是用来升级程序,引导程序或操作系统等。
    LM3S 系列的芯片有些具有固化在内部ROM 的Boot Loader,有些则没有。根据芯片相应的数据手册可以很容易的确定这个问题。通过固化在ROM 中的Boot Loader,可以通过串口(UART0)、SSI(SSI0)、I2C(I2C0)、以太网将程序下载FLASH 中,而不需要使用JTAG 调试引脚。下面我们分类讨论关于Boot Loader 的几个问题。

1、如何使用内部的Boot Loader。

  对于有内部Boot Loader 的芯片来说,可能会遇到如下的问题:
  1、使用内部的Boot Loader 有几种接口可供升级。
  2、如何使用内部的Boot loader。
    先回答第一个问题,关于这个问题前面提到了一句,内部Boot Loader 支持串口(UART0)、SSI(SSI0)、I2C(I2C0)、以太网下载程序,但是并不支持USB DFU 和CAN 方式。
    再回答第二个问题。
    要想弄清楚如何使用内部Boot Loader,我觉的有必要先说说内部Boot Loader 是如何工作的。
  我们知道,在MCU 复位后读取0x0000 0000 地址处的数据设置堆栈,在读取0x0000 0004 地址的数据设置PC 值,然后用户程序开始执行了。但是,其实在上电后任何复位内核的复位操作中,MCU内部还悄悄的执行了一些其他的操作。具体来说就是:
  1、先判断ROM 控制寄存器(RMCTL)的BA 位(初始状态为1)的值。如果为1,则将0x0100 0000( 内部ROM 的地址)映射到0x0000 0000 地址,如果位0 则将Flash 映射到0x0000 0000 地址。
  2、因为复位后RMCTL 的BA 位为1,所以此时是将ROM 空间映射到0 地址,执行ROM 启动序列。 而ROM 启动序列的第一步是将BA 位清零,将ROM 映射到0x0000 0000 地址处,将Flash 映射到0 地址出。
  3、设置好ROM 和Flash 的映射关系后就开始读取启动配置寄存器(BOOTCFG)的内容,如果EN 位被置位,那么就判断指定管脚的状态与指定极性相比较。
  4、如果指定的管脚与指定的极性相匹配则执行ROM 中的Boot Loader。
  5、如果管脚的状态与极性不匹配,则检查0x0000 0004 地址的内容来判断Flash 是否已经被编程,如果该地址的数据是0xFFFF FFFF,则表明Flash 没有被编程过,那么执行ROM 中的Boot Loader。
  6、如果0x0000 0004 地址的数据是有效的,则表明Flash 已经被编程了,那么就从0x0000 0000 处读取堆栈指针,从0x0000 0004 处读取PC 值,开始执行用户程序。
    看了上述启动序列以后我们明白了如下几个问题:
  1、当给MCU 上电以后总是要执行ROM 中的启动序列的。
  2、ROM 的启动序列可以引导ROM 中的Boot Loader 的。
  3、执行内部Boot Loader 是有两个条件的,一个是检测到了指定引脚上的指定电平状态,另一个是内部Flash 没有被编过程。
  4、如果没有设定BOOTCFG 寄存器来检测指定引脚的电平,而Flash 已经被编程了则内部ROM 的Boot Loader 是不会再执行了,除非用JTAG 等调试接口将芯片“解锁”。
    根据以上,我们要想让内部ROM 里的Boot Loader 总是执行。那么最好的,可能也是唯一的方法就是给BOOTCFG 寄存器写入特定的内容来检测某个引脚的电平极性。通过这个引脚的电平极性匹配关系来决定是否用内部ROM 中的Boot Loader 来升级程序还是引导用户程序。
    好了,大政方针已经确定,下面就是该讨论如何付诸实施了。
   
       稍微认真看一下芯片的数据手册,就可以得出如下的方法来给BOOTCFG 编程。以LM3S9B96 芯片为例,第一步是将BOOTCFG 的地址写入到FMA 寄存器,然后将对ROM 内的Boot Loader 的配置 也就是要写入BOOTCFG 的值写入FMD 寄存器,最后给FMC 寄存器写入相应的密钥(LM3S9B96 的密 钥为0xA442)和确认位。相应的例程可能会是这个样子的:

//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));

}

   在第一次给芯片写程序的时候将这段代码加到程序的开始部分,当程序运行的时候会首先开启内部的Boot Loader,这样以后下载程序的时候就可以不需要调试接口来下载程序了,当然相关的头文件还是要包含进来的。
   下面对程序做一下简要的说明:
   首先定义一个unsigned long 型的变量,然后读取当前BOOTCFG 寄存器的值,并判读它的最高为是否为1,如果为1 则表明BOOTCFG 没有被提交过,也就是说还没有设定好每次都从内部ROM 中的Boot Loader 启动,那么就要对BOOTCFG 配置,否则就是已经配置好了BOOTCFG,则不需要重新配置了。
   对BOOTCFG 寄存器内容提交的过程是这样的,首先要将FMA 寄存器的值放入提交BOOTCFG 寄存器的地址,即0x7510 0000,有人可能会对0x7510 0000 这个地址有疑惑,为什么不是0x400FE1D0这个地址呢,根据数据手册中内部存储器那一章的非易失性存储器的编程那一句里所讲,里面列出了一个表格,指出如果要提交BOOTCFG 寄存器,那么FMA 寄存器里的值应该是0x7510 0000,而他的数据源则是FMD,也就是说把要写入BOOTCFG 寄存器的值放到FMD 寄存器中。
   If 语句的第二句就是配置FMD 的值的,采用了很直观的方式配置,最后已经就是写入对BOOTCFG编程的密钥和确认信息了。
   至此,对内部Boot Loader 的配置已经完成了,应用的时候,首先给指定的管脚加上指定的电平极性,然后启动就会进入Boot Loader,此时通过前面说过的串口连接电脑就可以用LM FlashProgrammer 来对MCU 进行下载程序了。至于下载程序的方法和后面的要将的类似,如果不太明白的话可以参考后面的内容。
   有个问题需要单独说明一下:当使用ROM 中的Boot Loader 时,系统时钟使用的是内部的振荡器,它的频率是16MHz(±1%)。之所以要提这个问题,是因为以串行方式烧写程序的时候(包括UART,I2C,SSI)。它们通信都是要一定的速率的,如果超过了可能没有办法正确执行。
   使用UART 接口的时候,系统时钟不能低于UART 速率的32 倍,换句话说也就是UART 的速率不能超过500K(16M / 32)。使用SSI 接口的时候系统时钟不能低于SSI 的12 倍,也就是SSI 的速率不能超过1.3M(16M / 12)。I2C 稍微有点特殊,根据数据手册上说,它可以运行在100K 和400K  的速 率模式下,因此,它的最高速率是400K 。顺便提一句,使用串行方式的时候一般都有类似主从的概念,Boot Loader 通常都运行在从机模式下,I2C 在从机模式下使用的默认地址是0x42。

2、通过USB DFU 方式下载程序

    对于没有内部Boot Loader 的芯片来说,那么你用起来相对来说就不需要考虑那么多了,安安心心的把Boot Loader 下载到Flash 里运行吧。
    要说明的是内部的Boot LoadeR 不支持USB DFU。要想使用USB DFU 的方式来升级程序不管内部ROM 中有没有Boot Loader 都得把他下载到Flash 中。
    使用USB DFU 下载程序的方式如下:
    首先打开boot_usb  目录下面的工程文件。打开bl_config.h 这个文件,看清楚里面的配置,这里面的配置起着至关重要的决定。它的每一行都有很长的英文解释。要做的就是记住APP_START_ADDRESS 定义的值,它关系到将来应用程序的下载地址的修改。然后把ENABLE_UPDATE_CHECK 的这个定义给使能,接着使能FORCED_UPDATE_PERIPH、 FORCED_UPDATE_PORT、FORCED_UPDATE_PIN、FORCED_UPDATE_POLARITY、FORCED_UPDATE_WPU这几个的定义。这几个定义分别定义了要检查是否升级的引脚的端口模块、端口、引脚序号、匹配电平类型和上下拉电阻。完成之后就可以编译并下载程序到MCU 了。
    完成以上步骤之后,用一根USB 线将开发板和电脑的USB 线相连,将bl_config.h 中设定的引脚给定升级所需要的电平,重启开发板。如果之前没有安装过USB DUF 的驱动那么需要先安装USB DFU的驱动,该驱动所在位置为“光盘目录/tools/windows_drivers ”。安装好驱动之后在设备管理器中应该能发现如图1 所示的设备:

                        图1  安装好USB DFU 驱动后出现的设备
    当发现该项不正常的是需要重新安装驱动确保驱动正确安装。安装好驱动之后打开LM Flash Programmer 软件(这个软件的安装包在“关盘目录/tools/LMFlashProgrammer”下面,也可以在TI或流明官网去下载),会在configuration 选项卡里的Interface 一栏的下拉菜单中找到USB DFU 这一项,选择该项之后Select Device 里面会出现一个设备,如图2 所示:

                             图2  LM Flash 中的USB DFU
    如果后面没有出现设备,可以重启开发板并点Refresh 这个按钮试试。如果能正确的走到这一步, 说明可以通过USB DFU 方式下载程序了。下载的方法是点LM 的第二个选项卡Program,在Select .binfile  中通过Browse 寻找要烧写的.bin 文件。特别要注意的是Program Address Offset 后面的值,该值代表的是烧写的程序的起始地址。前面我们已经说过,还记得bl_config.h 中的APP_START_ADDRESS
  
  这个定义吗,它就是定义的用户程序的起始地址,因此,此处一定要填写bl_config.h 定义的这个值。 上面两个是校验和编程完毕后重启MCU,随你怎么选择,我是都选上了。相关图片如图3 所示:

                          图3   USB DFU 烧写程序的设置
   设置完毕之后点击Program 就开始对MCU 编程了。一般来说编程和校验是不会有问题的。最多的问题还是出在应用程序中。在应用程序中要修改它的起始地址,具体来说就是将连接问的首地址改为bl_config.h 中定义的地址,此处为0x1800。修改的方法如下:
1、KEIL RMDK 环境中
   修改的方法是在需要修改的工程的Options 的Linker 选项卡中,去掉Use Memmory Layout…前面的复选框中的勾,然后点击Scatter File 后面的Edit 来编辑该工程的分散加载文件。如图4 所示:

                              图4   修改分散加载文件
   点击Edit 之后在弹出的分散加载文件,一般是下面的样子的,如图5 所示:
   
      将其中用红色方框标出来的两个值都改为0x0000 1800,然后重新编译即可生成USB DFU 下载或用其他(非内部ROM 中的)Boot Loader 下载程序所需的bin 文件。
2、在IAR 环境中
   IAR 的分散加载文件是以.icf 为后缀的文本文件,这个文件存放的位置一般在工程的根目录下面,如果没有的话,可以在工程上右击选择Options,然后再点击Linker,就会出现icf 文件所在的地址了。如图6 所示:

                            图6   IAR 分散加载文件的地址
   因为IAR 只能用外部的记事本或其他的文本编辑器打开,所以这里点击Edit 是没有用的( 目前我的版本是这样的),用记事本或其他文本编辑器打开这个文件之后修改Flash 定义的那条语句,如下图所示:

                               图7  IAR 要修改的地方
   将红色方框中的值修改为bl_config.h 中定义的值,比方说0x0000 1800。然后重新编译即可下载到单片机了。
   如果没有使用内部ROM 中的Boot Loader 则它在MCU 复位的时候首先执行,判断定义的管脚是 否符合相应的电平,来确定是否需要给程序升级。如果是的话就会初始化USB 等外设,然后等待电 脑往Flash 里下载程序,否则的话就直接引导应用程序运行。
3、以串口方式升级程序

    无论是放在ROM 中还是Flash 的Boot Loader 都支持以串口的方式下载程序。在第一节里已经明确的讲了内部ROM 中的Boot Loader 是如何运行的。无论是执行内部ROM 中的Boot Loader 还是执行Flash 中的Boot Loader 用串口来升级程序。它们执行的原理都是差不多的,都是先检查预先定义好的管脚电平(ROM 中的Boot Loader 也可能是检查空片),然后确定是否需要升级应用程序。当检测到了升级的条件就会设置串口及其他的外设,然后等待电脑的串口发送命令或数据。
    无论你的电脑上用的是自带的串口还是用USB 转的串口,只要有就可以用LM Flash Programmer下载应用程序。首先打开LM Flash Programmer,在configuration 选项卡里的Interface 一栏里选择Serial(UART),点击后面的Device Manager 按钮,在弹出的设备管理器里查看要使用的串口是哪一个,比方说我用的是USB 转的串口。如下图所示:

                                 图8  我电脑上的串口
    所以在端口配置的时候COM Port:应该选择COM1,波特率应该选择你芯片上实际配置串口的波特率,如果是Boot Loader 里面配置了自动适应波特率的话,则Disable Auto Band Support 前面的复选框应该去掉。如果波特率是定死的话则应该勾选该项,然后再Band Rate:一项里选择相应的波特率。顺便提一句,如果芯片是空片,而且BOOTCFG 寄存器没有被修改过,此时的执行内部BootLoader 的时候波特率是自动适应的。至于最后一个Transfer Size 采用默认的即可。例如我的串口配置情况是这样的:

                                图9  我的串口配置情况
    配置好串口之后,就可以在Program 选项卡里选择要下载的程序和要下载程序的地址了。如下图所示:

                                 图10   下载程序界面
                                 
                                 
    这个界面和之前的USB DFU 方式下载程序差不多,和后面要讲的下载方式也类似。就不做过多介绍了,但是有一点要着重说明一下。那就是下载地址的问题。
   通过ROM 或Flash 中下载程序的时候,这个下载地址是不一样的。在ROM 中运行Boot Loader的时候可以视为Flash 是空的,下载地址应该是0x0(要是这个地址上你放了别的东西如boot_usb,此时就另当别论了),如果用的是Flash 里的Boot Loader,因为你的Boot Loader 已经在0x0 这个地址上了,如果你不想把这个Boot Loader 覆盖掉的话(更新Boot Loader 除外)那么你就应该把这个地址设定为bl_config.h 中APP_START_ADDRESS 设定的程序起始地址:比如说0x1800。这个要根据实际情况灵活运用,一般来说如果用ROM 中的Boot Loader 则该地址为0,如果是Flash里的Boot Loader则该地址为bl_config.h  中设定的值。

4、通过以太网接口升级程序

    ROM 中的Boot Loader 也支持以太网接口的方式升级程序,当然Flash 中的也支持。下面就来说一说如何通过网口来升级程序。
    通过网口升级程序有两个问题要说明一下:
    1、地址问题:通过网口下载程序,应用程序的地址根据是ROM 的中的Boot Loader 还是Flash中的Boot Loader 会有所区别。如果是ROM 中的Boot Loader,下载到Flash 的地址必须是从0 开始的,这个不能改变。因此编译应用程序的时候,SCT 或ICR 中的地址要设置为0。如果是用的Flash中的Boot Loader 则下载地址位bl_config.h 中APP_START_ADDRESS 定义的地址,一般是0x1800。
    2、也是地址问题,不过和第一个的地址不是同一类型的地址,这个地址问题指的是芯片的MAC地址。我们知道,以太网通信有两个重要的地址IP 地址和MAC 地址。MAC 地址指的就是网卡的物理地址。如果使用内部ROM 中的Boot Loader 的话,这个MAC 地址是放在USER0/USER1 中的,它们的格式是U0B0-U0B1-U0B2-U1B0-U1B1-U1B2,这里的U0B0 指的是USER0 的7:0 位,也可以说是Byte 0,U0B1 指的是USER0 的15:8 位,也可以说是Byte 1,其他的依此类推。但是有一个重要的问题,就是如果没有设置USER0/USER1 的时候,MAC 地址的默认值为00-1a-b6-00-64-00,这个一定要记住。也就是说使用ROM 中的Boot Loader 下载程序的时候是不能把芯片MAC 地址设为 FF-FF-FF-FF-FF-FF 的。而如果使用的是Flash 中的Boot Loader 的话,则芯片的MAC 地址可以是全F, 也可以是bl_config.h 中指定的地址。
    下面就来看看如何使用LM Flash Programmer 通过网口来下载程序:
    首先,将电脑和开发板的网口连接,然后打开开发板电源。
    接着打开LM Flash Programmer,在第一个选项卡configuration 里的Interface 里面选择Ethernet,在下面的Ethernet Adapter 里面选择和开发板相连的网口,然后在Client IP Address 里面填写和该网卡的IP 地址在同一个网段内的其他IP 地址,在Client MAC Address 里面填写相应的MAC 地址:如果用的是ROM 中的Boot Loader而且之前没有对USER0/USER1修改过的话此处填写芯片默认的MAC地址00-1a-b6-00-64-00,否则填写修改过的MAC 地址。如果用的是Flash 里的Boot Loader 而且在bl_config.h 中没有设置MAC 地址,此处可填写全F,格式同前面的格式。相关图片请参考图11.1和图11.2。

    在第二个选项卡Program 里选择要下载的BIN 文件,我们注意到,这里的Options 是灰色的,下载程序的地址是无法修改的。在写应用程序的时候注意连接地址下载就没有问题。当使用以太网接口下载或升级程序的时候,LM Flash 会用到BOOTP 和TFTP 协议,它们和正常的以太网环境共存不会造成任何问题(当然会占用一点点的带宽),它们使用的都是标准的协议。BOOTP协议用来确定服务器端和客户端的IP 地址,以及固件的映像名称,它使用UDP/IP 数据包在服务器和客户端通信。TFTP 也使用UDP/IP 数据包在服务器和客户端通信,它将固件的映像传递给客户端。这里的客户端指的就是Boot Loader。
5、I2C 和SSI 方式下载程序

   前面介绍了几种通过LM Flash Programmer 下载程序的方法,这一节将要介绍的是通过I2C 和SPI接口来下载程序的方法。之所以要把他们列在一起来说是因为它们有这么几个共同点:
   1、都是串行方式发生和接收数据
   2、使用相同的串行协议(事实上,UART 使用的也是这样的协议)
   3、它们在电脑上没有相应的接口,不能用LM Flash 来下载。只能通过一个芯片给另一个升级。
   基于以上几种原因,我把这两个综合起来将,只是大概讲讲它们通信的过程。通信就包括发送和接收数据包。
   发送数据包的过程:
   1、先发送要发送的包的大小,它的值时整个数据数据部分的长度+2 个字节。
   2、发送数据部分的校验和。
   3、发送数据部分。
   4、等待一个应答信号,确认对方是否正确接收到了数据。
   接收数据包的过程:
   1、等待接收一个非零的数据。这非常重要,因为设备(从机)会在发送和接收一个数据之间发送一个零字节。第一个接收到的字节表示将要接收的数据包的大小。
   2、接收第二个字节,该字节代表的是将要接收到的数据的校验和。
   3、接收剩余的数据,长度为包的大小(即接收到的第一个字节) – 2 个字节。比方说第一个字节接收到的是3,那么实际上接收到的数据部分长度为3-2=1。
    4、计算接收到的数据部分的校验和,和接收到的校验(也就是第二个字节)和是否相吻合,
    5、如果校验和正确的话则返回(ACK)信号,否则返回(NAK)信号。告诉主机是否正确的接收到了数据。
   以上两个过程大致描述了主机和从机是如何通信的,但是这个只是实际的数据包的通信过程, 事实上主机在给从机发送数据包之前都会先发送一个命令字节。命令字节及其代表的含义如下:

    COMMAND_PING           该命令长度是一个字节,用来从Boot Loader 接收一个字节,表明它
    =0x20                  们成功建立了通信。它的格式是这样的:
                           unsigned char ucCommand[1];
                           ucCommand[0] = COMMAND_PING;
    COMMAND_DOWNLOAD       该命令的长度为9 个字节,用来告诉Boot Loader要把数据放到哪里,
    =0x21                  共有多少数据。该命令共包含了两个32 位的值,都是先发送MSB。
                           该命令同时还会擦除一段Flash 空间,因此会导致发送ACK/NAK  的
                           时间会延长,所以它的后面要跟一个COMMAND_GET_STATUS 命令,
                           确保命令成功执行。
                           该命令的格式是这样的:
                           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            该命令告诉Boot Loader 转到某一个地址开始执行。该命令包含一个
    =0x22                  32 位的值,表示要转到的地址,先发送MSB。
                           该命令的格式是这样的:
                           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     该命令返回最后一个命令执行的状态,一般来说每发送一个命令都
    =0x23                  要跟随这么一个命令确定上一个命令是否被正确执行等。Boot
                           Loader 发送的相应包含当前状态的一个字节的数据包。
                           它的格式是这样的:
                           unsigned char ucCommand[1];
                           ucCommand[0] = COMMAND_GET_STATUS;
                           返回的状态包括如下几种:
                           COMMAND_RET_SUCCESS
                           COMMAND_RET_UNKNOWN_CMD
                           COMMAND_RET_INVALID_CMD
                           COMMAND_RET_INVALID_ADD
                           COMMAND_RET_FLASH_FALL
     COMMAND_SEND_DATA     该命令跟随在COMMAND_DOWNLOAD,如果数据很多也可以跟随
     =0x24                 在另一个COMMAND_SEND_DATA 命令之后,如果连续发送数据则
                           数据的地址会递增,并且续传之前编程的位置。它每次最多传输252
                           个字。调用该命令之前应该先调用COMMAND_GET_STATUS 命令,
                           以确保数据成功编入Flash 中。如果Boot Loader 返回了一个NAK 信
                           号,则它不会增加当前的地址,允许之前的数据重新发送。
                           他的格式大概是这样的:
                           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         该命令告诉Boot Loader 复位。当下载成功后需要重启以执行新的程
     =0x25                 序的时候发送该命令。当然如果下载不成功想要重启也是可以的。
                           总之,Boot Loader 接收到该命令后就会启动一个正常的启动序列。
                           从机在启动复位序列之前会向主机返回一个ACK 信号。表明命令正
                           确接收,将要进入复位序列。
                           他的格式大概是这个样子的:
                           unsigned char ucCommand[1];
                           ucCommand = COMMAND_RESET;
     虽然我建议你没事不要乱改上面定义的命令,但是如果你知道你想干什么的话,想要修改增加或删除命令的话,它们在boot_loader/bl_command.h 中,它们是Stellaris Peripheral Driver Library  的 一部分。

6、从应用程序进入Boot Loader

    在应用程序中你可以随时调用一个函数进入到Boot Loader,想想这个有多么诱人吧。你放说你的产品外面只有一个串口接出来,其他的都封装起来了,但是你还想日后可能会给你的产品升级。 这个时候你可以通过给串口发送一个特定的命令使内部的Boot Loader 通过这个串口来给你的产品升级程序。
    要想使应用程序能够跳到Boot Loader 中执行升级程序,它必须具备一个Boot Loader,无论是ROM 中固化的还是Flash 中的。最常见的就是通过USB、以太网和串口来升级程序,但是也可以通过I2C 和SSI 来升级程序。和前面讲的一样,ROM 中的Boot Loader 不支持USB 的方式。
    先说说如何使应用程序进入Flash 中的Boot Loader 执行程序。首先要将Boot Loader 烧如0 开始的Flash 空间,然后把应用程序烧如到Boot Loader 的bl_config.h 中APP_START_ADDRESS 所定义的地址。这样可以由Boot Loader 引导应用程序。应用程序中包含有跳转到Boot Loader 的代码,通过外部给它的特殊命令、屏幕操作、按键,,,随你怎么操作,只要你能执行到这个跳转函数它就会跳到Boot Loader 中运行。一个示例性的代码可能会是这个样子的:
  1.      //*****************************************************************************
  2.      //
  3.      // Passes control to the bootloader and initiates a remote software update.
  4.      //
  5.      // This function passes control to the bootloader and initiates an update of
  6.      // the main application firmware image via UART0, Ethernet or USB depending
  7.      // upon the specific boot loader binary in use.
  8.      //
  9.      // \return Never returns.
  10.      //
  11.      //*****************************************************************************
  12.      void
  13.      JumpToBootLoader(void)
  14.      {
  15.           //
  16.           // We must make sure we turn off SysTick and its interrupt before entering
  17.           // the boot loader!
  18.           //
  19.            SysTickIntDisable();
  20.            SysTickDisable();
  21.           //
  22.           // Disable all processor interrupts.   Instead of disabling them
  23.           // one at a time, a direct write to NVIC is done to disable all
  24.           // peripheral interrupts.
  25.           //
  26.            HWREG(NVIC_DIS0) = 0xffffffff;
  27.            HWREG(NVIC_DIS1) = 0xffffffff;
  28.           //
  29.           // Return control to the boot loader.    This is a call to the SVC
  30.           // handler in the boot loader.
  31.           //
  32.            (*((void (*)(void))(*(unsigned long *)0x2c)))();
  33.      }
复制代码



     这段代码是直接从TI 提供的例程里摘出来的。太多详细代码的分析不属于本文的内容,有兴趣的可以自己去研究一下。根据其注释可以很清楚的知道,进入该函数后首先关闭systick 及其中断, 然后关闭所有的中断,最后跳到了Boot Loader 的SVC  中断处理函数(注意,不是应用程序的SVC  中 断)中执行了。再看看Boot Loader 的SVCall  中断处理函数做了写什么呢,在源代码中分析,我们发 现是它引导了Boot Loader 的运行,首先把Boot Loader 复制到SRAM  中,然后跳到SRAM  中初始化 bl_config.h 中所配置的硬件信息,然后就是等着LM Flash Programmer 来升级程序了。
      如果芯片有内置的Boot Loader 的话,应用程序也可以执行ROM 中的Boot Loader 来升级应用程序。但是内部ROM 中的Boot Loader 不支持USB。
      和执行Flash 中的Boot Loader 有所不同,具体来说表现在以下两个方面:
      1、链接时的起始地址不同。我们知道,Flash 中的Boot Loader 要占用一定的Flash 空间,所以应用程序链接的起始地址是定义在bl_config.h 中的APP_START_ADDRESS 这个地址。而ROM 中的Boot Loader 不占用Flash 空间,这时候应用程序是从0 地址开始的。
      2、如何执行Boot Loader 的问题。如果Boot Loader 在Flash 中,0x2C 代表的是Boot Loader 的中断向量。如果Boot Loader 在ROM 中则0x2C 代表的是应用程序的中断向量。
     应用程序执行ROM 中的Boot Loader,上述函数中最后一句是不对的,应该修改为ROM 中执行Boot Loader 的入口,也就是调用ROM_UpdateEthernet、ROM_UpdateI2C、ROM_UpdateSSI、ROM_UpdateUART 这几个函数,它们的定义在Rom.h  中。
      有关应用程序调用Boot Loader 有几个问题,现在总结一下应用程序调用Boot loader,包括前面可能讲过的,也有没讲过的。
      1、调用Flash 中的Boot Loader 注意修改程序的开始地址为Boot Loader bl_config.h 中的地址。
      2、调用ROM 中的Boot Loader 注意修改程序的开始地址为0。
      3、调用ROM_UpdateI2C、ROM_UpdateSSI、ROM_UpdateUART 和ROM_UpdateEthernet 不同。前三个函数没有参数,而以太网的应该写作ROM_UpdateEthernet(ROM_SysCtlClockGet());
     4、应用程序通过以太网升级的时候,必须在应用程序里配置好网口,并且MAC 地址已经被编程而且正在使用。(注:此时的MAC 地址可以全是F,只要IP 地址在同一网段内即可)。

结语

     好了,关于Boot Loader 的问题就介绍这么多了。不同的项目中可能用法也会有所不同,刚开始可能大家都是先看懂TI  的例程,然后慢慢修改,摸索出适合自己项目的Boot Loader,最后慢慢融会贯通,使用起来就能随心所欲了。这个不是一篇文章看了就能全懂的。
        

BootLoader应用说明.pdf

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Bootloader应用说明

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