| 摘要：介紹在PIC18系列單片機中使用BootLoader的原理、方法及優點;介紹HI-TECH公司使用C語言實現BootLoader的程序,給出詳細的使用方法和參數配置方法;針對程序中存在的問題進行探討和修改,使修改后的程序實用、可靠。另外,探討對程序數據進行加密、加快下載速度、在RS485/RS422中使用BootLoader的方法和思路。根據此方法,讀者可以編寫出適合自己使用的BootLoader程序。 關鍵詞：BootLoader PIC18 IAP 在線升級 引 言
PIC單片機的BootLoader屬于需要自己寫程序的那種,可以根據自己的需要寫出各種功能的BootLoader程序來。目前,比較常見的BootLoader程序有Microchip公司的C18版本和著名的PICC編譯器廠商HI-TECH公司（以下簡稱HI-TECH）的PICC18版本。它們的相似之處在于都占用了系統的0x00～0x1FF的程序空間。Microchip的版本是用純匯編寫的,而HI-TECH的版本是用C語言編寫的。
在PIC系列單片機中,只有PIC18系列和PIC16F87X系列的單片機才有IAP功能,才能夠使用BootLoader功能。下面只介紹PIC18的BootLoader,PIC16F87X的BootLoader與它類似。
1 BootLoader程序的工作原理
BootLoader是一段引導程序,在單片機上電/復位后在用戶程序之前先運行。運行后判斷當前是否需要進入升級狀態。如果不需要升級,就直接運行Flash中原有的程序;如果需要升級,首先擦除舊的程序,然后從串口接收用戶程序,同時寫入Flash中。接收數據時,需要進行校驗,保證接收到的數據是正確的,避免將錯誤的程序寫入到芯片中。
PIC18單片機只有一塊Flash,可以在Flash的任何位置擦寫（甚至可以將BootLoader自身擦除）;而51單片機一般都是兩塊Flash,只能夠從一塊Flash上擦寫另一塊Flash,而不能擦寫自身。
BootLoader程序原則上是可以放在整個程序空間中的任何位置的,但是為了簡單方便、具有通用性和盡量減少對用戶程序的影響,使用了從0x00開始的一段程序空間。
BootLoader程序可以多種方式獲取數據,包括串口、并口、I2C、SPI、USB等;但是從實際使用來看,使用串口無疑是最方便的。
為了使得用戶程序可以獲得最大的程序空間,就需要BootLoader程序盡可能的簡短。在這里,Microchip和HI-TECH都將BootLoader程序設計為小于200H個字節（100H個字）。使用0x00～0x1FF這個區域還有一個重要原因是,這個地址的空間有特殊的寫保護特性。
PIC18單片機雖然有多個中斷源,但只支持兩級中斷,有兩個中斷向量,分別位于0x08和0x18;而BootLoader程序占用了0x00～0x1FF的空間,這意味著需要重新定位中斷向量,使新的中斷向量指向用戶的中斷程序,這樣才能保證正常運行用戶程序的中斷程序。
2 程序的使用方法
（1） HI-TECH的BootLoader程序
在HI-TECH的PICC18編譯器的examples文件夾下,有一個Bootldr子文件夾,里面就是HI-TECH的BootLoader程序。這是一個完整的程序,可以直接進行編譯,編譯后的HEX可以用編程器下載到芯片中。
（2） 用戶系統的要求
如果需要使用BootLoader,要求用戶系統中有一個RS232串口可以和計算機進行通信。
（3） 程序的配置
下面是程序的主要參數,如果它們設置得不正確,會影響程序的使用。
VERB0：冗余模式,有更多的提示,但是會占用更多的程序空間,建議不用。
BOOT_TIMEOUT：等待超時的時間,0～9s（再長了也沒有意義）,默認為5s。
BAUD：串口通信的波特率,默認是9 600。
FOSC：用戶系統的時鐘頻率,默認是4 MHz。
NINE：通信是否使用第9位數據位,默認不使用。
FILL_BYTE：程序空間擦除時使用的填充數據,默認值是0xFF。
PROG_START：用戶程序的起始位置,默認是0x200。
其他的參數可以先不用管,在需要時再修改,它們不影響通信和下載。
（4） 程序的編譯
有兩種方法對BootLoader程序進行編譯：
① 命令行方式。使用命令行時,典型的用法是：
picc18 -8f452 bootldr.c -o -zg -noerrata
上面的最后一個參數 -noerrata是PIC18Fxx2系列單片機需要的,若是其他型號,就不用加入;而參數 -18f452是指定單片機的型號,如果是其他型號,就修改為實際使用的型號。
② 使用MPLAB IDE。使用MPLAB IDE時,首先按照正常方式建立一個新的工程文件,選擇工程文件目錄,然后加入HI-TECH的Samples\Bootldr目錄下文件bootldr.c和bootldr.h。建立工程文件時,選擇MCU的型號為實際使用的型號,選擇C編譯器為HI-TECH的PICC18編譯器。
（5） 用戶程序的配置
使用HI-TECH版本的BootLoader,對用戶程序的修改是非常少和簡單的,只需要修改用戶程序的偏移量就可以了,而不需要修改任何程序代碼或進行任何特殊的配置。因為BootLoader程序需要占用0～1FFH的空間,所以用戶程序需要從200H處開始運行,即設置程序的偏移量為200H。方法是在MPLAB IDE中,從菜單中選擇Project→Build Options...→Project,在PICC-18 Linker頁標下的Specify offset for ROM（ROM代碼偏移量）中輸入偏移量200（注意這里輸入的已經是十六進制了,不用再轉換）,如圖1所示。
圖 1
（6） 程序配置字
對于每個PIC單片機的芯片,都需要設置正確的程序配置字后才能正常運行。雖然在BootLoader中是可以修改配置字的,但是這樣并不安全,也不方便。一般情況下,程序配置字設定后是不需要修改的,所以配置字在燒寫BootLoader程序時就一起寫入單片機芯片,以后就只使用BootLoader來升級(燒寫)程序,這樣不會破壞芯片的配置字。 |
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