KEIL-51单片机实现自定义bootloader，用于程序更新 -

标题: KEIL-51单片机实现自定义bootloader，用于程序更新 [打印本页]

作者: 好技术致用 时间: 2020-4-12 09:38
标题: KEIL-51单片机实现自定义bootloader，用于程序更新
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<reg52.h>

//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<reg52.h>

//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：

关于8051的bootloader实现方式.rar (2.99 KB, 下载次数: 109)

作者: zhai1461961500 时间: 2020-4-21 11:30
很有启发，谢谢

作者: zhai1461961500 时间: 2020-4-25 09:53
楼主有没有源码文件？我研究了好久没明白，想借鉴下！

作者: 花开花落12334 时间: 2020-9-13 20:37
还是很有参考价值的

作者: cjp88811283 时间: 2020-9-25 09:30
道理是对的，能不能实现才是关键

作者: GLG110 时间: 2020-12-9 17:01
很受启发跪谢楼主！！！

作者: fzxFzx 时间: 2021-1-19 09:20
请问为什么程序空间偏移1000H，中断向量表却是偏移2000H呢？在单片机里，程序空间和中断向量表不都是从地址0开始的吗？请问哪位伙伴知道

作者: 18779416450 时间: 2022-1-14 12:14
楼主您好看到您的这篇文章很受启发请问能否提供一下源码学习学习

作者: 西点钟灵毓秀 时间: 2022-7-8 09:51

很受启发 ,具体还得自己去实现

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