引导程序的实现 - dsPIC33F单片机的程序升级探讨

2 引导程序的实现

　　2.1 程序流程

　　进入引导程序后，程序的执行流程如下：

　　(1)初始化电路板，包括单片机的工作频率、外围接口等，尤其要注意启用单片机的“备用中断向量表”。因为dsPIC33F单片机复位后默认启用“中断向量表”，而由基本原理的说明可看出，引导程序必须采用“备用中断向量表”。

　　(2)判断程序走向，通过程序升级标志判断是跳转到应用程序，还是执行程序升级流程。

　　(3)若程序升级标志为“正常运行”，则调用GOTO指令跳转到应用程序。

　　(4)若程序升级标志为“程序升级”，则执行程序升级流程，这是引导程序的重点。

　　程序升级按“块”更新，每“块”包含1 024个存储单元(以字为单位)，即每帧数据需包含2 048个字节的程序代码。在更新程序时并不是简单地用接收到的新程序代码覆盖旧程序，对于一些特殊帧需特殊处理，通过对比应用程序编译后的程序存储器结构与实际应用中的程序存储器结构可以很好地理解这点。图2(a)所示为实际应用中的程序存储器内部结构;(b)为应用程序编译后的程序存储器结构。通过对比这两张图可以看出，“GOTO指令”、“备用中断向量表”、“引导程序”这些区间的程序不能直接覆盖，若“GOTO指令”被覆盖，则程序升级后程序直接跳转到应用程序，不会执行引导程序;若“备用中断向量表”被覆盖，则引导程序中的中断服务程序无法执行;若“引导程序”区间的内容被覆盖，则引导程序被清空，显然会带来灾难性的后果。因此对于第1帧数据需特别处理，该帧数据对应程序存储器第1块(地址为0～0x3FF)的内容，包含“GOTO指令”、“复位地址”、“中断向量表”和“备用中断向量表”的内容，为了保证"GOTO指令”和“备用中断向量表”的内容不被修改，需要先读出原“GOTO指令”和“备用中断向量表”的内容，替代接收数据缓冲区中对应位置的内容，然后写入程序存储区的第1块;对于第2帧到第50帧(0xe800/0x400)，这些是引导程序的内容，显然不能做任何修改，因此这几帧数据接收后直接丢弃;从第51帧到最后一帧，这是应用程序的内容，也是真正要升级的内容，所以可直接覆盖旧内容。程序升级后，将程序更新标志恢复为“正常运行”状态，然后复位CPU，则经引导程序又进入了新的应用程序，从而实现了应用程序的升级。

　　基于以上说明可得引导程序的详细流程如图3所示。

　　

 

　　2.2 关键细节的实现

　　(1)启用“备用中断向量表”。设置INTCON2寄存器中ALTIVT控制位的值，其值设置为“1”则启用“备用中断向量表”;设置为“0”则启用“中断向量表”。

　　(2)程序首址的设置。在以上流程的说明中谈到引导程序的首址为0x400，而应用程序的首址为0xc800，则设置程序的首址可通过修改链接描述文件(.gld文件)实现。以dsPIC33FJ256GP710单片机为例，将引导程序首址改为0x400，其实现步骤为：打开p33FJ256GP710.gld文件，将其中的“program(xr)：ORIGIN=0x200，LENGTH=0x2AA00”改为“pro-gram(xr) ：ORIGIN=0x400，LENGTH=0x2A900”;将“_ _CODE_ BASE=0x200”改为“_ _CODE_BASE=0x400”。应用程序首址的修改也采用相同方法。

　　(3)读/写程序存储器。在参考文献中有很完整的原理说明，也有完整的源代码，可直接使用。

　　(4)软件复位CPU。在应用程序运行过程中发现需升级程序或在引导程序中升级程序完毕时，均需对CPU进行软件复位，这可通过dsPIC33F单片机提供的“reset”指令实现，可在程序相应位置执行“reset”指令即可。