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對MSP430系列單片機進行編程的方式有以下3種：利用JTAG接口，利用BSL固件和利用用戶自定義的升級固件。由于利用自定義升級固件進行程序升級的方式比較靈活，且用途廣泛，因此本文將對其作重點介紹。 1 利用JTAG接口 MSP430系列的單片機都集成了JTAG接口，該接口實現了遵循IEEE STD1149．1規定的測試訪問端口狀態機(TAPController)。它使用一個4線串行接口(TEST用于引腳較少的芯片)。數據或指令從TDI(測試數據輸入)移入；串行數據從TDO(測試數據輸出)移出；TCK(測試時鐘)作為時鐘信號輸入；TMS(測試模式選擇)信號控制TAP控制器的狀態。利用該接口可移入指令和數據，從而控制目標芯片的地址線和數據線，達到讀／寫目標芯片Flash和仿真調試的目的。另外，TI公司推出了新型的調試接口——SPY-BI-WIRE。它采用兩線制，一根為數據線(雙向)，另一根為時鐘線。 利用該接口的優點是，無須設計額外的電路和程序，采用仿真器即可下載程序。缺點是一旦用戶為了保證代碼的安全，燒斷了JTAG的熔絲，那么就永久性地破壞了該接口，也就不能再使用該接口了。 2 利用BSL固件 BSL是Bootstrap Loader的縮寫，中文名稱是“程序裝載器”。它實質是固化在芯片中的一段通信程序(占用OC00h～1000h的地址空間)，利用它可實現對Flash的擦除和讀／寫。由于它是固化在芯片中的，因此不必擔心被更改或丟失。 該接口使用5根線：GND、TX(P1．1／P1．0)、RX(P2．2／P1．1)、RST和TCK(TEST)。在RST和TCK(TEST)上加特定的電平時序信號，即可啟動BSL程序，從而實現與目標芯片的通信。通信的字符格式是8個數據位、1個停止位和1個偶校驗位。起始波特率為9 600 bps(BSL 1．6版本可更改為38 40Obps)。BSL協議要求首先接收一個80h字符用于同步時鐘；然后發送應答字符90h；最后接收8個字符，并根據命令跳轉到相應的處理例程。BSL程序的C語言描述如下： 其實現細節可能因版本不同而有所變化。若用戶想利用它來實現程序升級，則可見參考文獻[2]和[3]。利用BSL程序進行升級，優點是節省代碼空間，用戶無須實現自己的升級固件，而且現在已有很多現成的BSL升級工具；缺點是須預留BSL接口，且需要現場接線。 3 利用用戶自定義升級固件 MSP430系列單片機的Flash存儲器模塊是一個可獨立操作的物理存儲單元。全部模塊安排在同一個線性地址空間中，存儲器被分為多個512字節的段(信息段大小為128／64字節)。各段可單獨擦除，并且在正常工作電壓下程序可對Flash進行擦寫操作，因此特別適合在線程序升級(In Systerrl Programming)。 自定義升級固件就是在程序中內置一段用于升級應用程序的代碼，即可利用現有通信接口進行遠程代碼的升級。其實現原理是在目標芯片中放置兩段代碼：一段為應用程序；另一段為升級程序。兩者的地址段不重疊，這樣就可以利用升級程序擦除應用程序，并寫入新的代碼。 3．1 引導程序 復位后先進入引導程序，由它來決定進入升級程序或應用程序。引導程序的意義在于當應用程序不存在或出現錯誤時能直接進入升級程序，從而保證若升級不成功則可進行再次升級。 引導程序的描述如下： 其中：ResetVectorvalid()函數用于檢測應用程序是否存在或是否有效。實現可以檢測EnterApplication的入口地址是否合法，一種簡單的實現是： #define ResetVectorValid() (RcsctVector!=FFFF) 其中：ResetVetor為應用程序的入口地址，該地址通常放在一個固定的地址中，升級程序后再修改該入口地址。Application()為應用程序，它若正常執行則不會返回，只有在接收到升級指令后才返同。可在Application()中使用return語句進入升級程序。 Updata()為升級程序，其入口處必須加檢測指令，以確認正常進入升級程序。進入升級程序后，通信端應先發送擦除指令，擦除原有代碼；然后發送升級代碼更新Flash。如果具有外部擴展存儲器或用戶程序較小，那么可先接收整個程序段，若校驗正確再寫入，這樣可靠性會更高。 這里有個策略就是，最先擦除包含ResetVector的塊，最后寫入Resetvector的值，這樣可以盡量保證不會進入不完整的應用程序。 3.2 應用程序的編寫 應用程序的編寫投有大的變化，只需在通信協議中加入自定義的一個升級命令，以進入升級程序。另外，須更改鏈接文件(*.XCL)，指定應用程序的地址范圍。地址范圍為2500h～F7DCh的應用程序如下(用／／注釋掉的為默認設置)： 修改完畢后將該文件添加到工程中。編譯后的代碼即可作為升級代碼。 3．3 升級程序的編寫 新建一個工程，按上述方法將升級代碼定位到與應用程序不重疊的區域(如F800h～FFFFh)，此時不修改：一Z(CONST)INTVEC=FFE0-FFFF在升級程序中，將除復位中斷外的所有中斷映射到應用程序中。一種方法是嵌入匯編，采用匯編的定位指令ORG；另一種是寫15個中斷映射函數。例如： //重新映射中斷向量地址 另外也可采用動態確定中斷入口地址的方法，即將中斷向量地址放入約定好的RAM中。例如： 然后在應用程序中進行中斷向量的映射，例如：mtvecl[TIMERA0_VECTOR/2]=Timer_A_O；即在TIMERA0中斷時執行Timer_A_0()函數。這樣做的優點是可在運行時動態決定中斷函數的入口，如高級語言中的虛函數(Virtual Function)。 這兩個函數塊編寫完畢后即可進行工程測試。 3.4 應用程序與升級程序同時完成 如果需要兩個函數在一個工程里完成，那么除了修改鏈接文件外，還須注意以下幾點： ①將升級程序的所有函數定位到升繳程序空間，即在甬數前面加如下定位指令： #pragma locanon="UPDATECODE" //UPDATECODE為升級程序所在段的名稱 ②修改函數返回調用的例程。當函數返回時會調用彈出寄存器的默認例程，而這些例程可能并不在升級程序的地址空問內。一種解決方法是利用編譯環境生成的LST文件(匯編代碼)，逐個修改函數返回時調用的彈出寄存器例程，即可保證兩者代碼獨立。這樣做的缺點是每次更改C語言代碼后，須重新修改匯編代碼，比較繁瑣。另一種方法是考慮到升級程序的工作就是接收和發送數據，一般無須使用中斷。這樣就可以在升級函數前加入一monitor編譯指令．指明該函數為原子操作。這類函數入口處先壓入SR并禁止中斷，返回時使用RETI返回。此時編譯器并不調用例程彈出保存的寄存器，而是根據進棧情況逐個彈出寄存器。 ③更改switch語句。使用switch語句時編譯器也會產生默認例程調用。很難屏蔽掉，故只有將switch修改為多個判斷語句。 結語 本文對MSP430系列單片機的升級方案進行了詳細介紹，讀者只須按照一定步驟，即可輕松實現遠程程序升級，這在實際應用中具有重要意義；而且本文的升級方法并不僅限于MSP430系列，也可應用到類似的單片機系列中。 |
