自引导iap的应用设计..c

ATmega128具备引导加载支持的用户程序自编程功能(In-Sysytem Programming by On-它提供了一个真正的由MCU本身自动下载和更新

    } 
    return (crc); 
} 
//退出Bootloader程序，从0x0000处执行应用程序 
void quit(void) 
{ 
      uart_putchar('O');
      uart_putchar('K'); 
      uart_putchar(0x0d);
      uart_putchar(0x0a); 
     while(!(UCSR0A & 0x20));  //等待结束提示信息回送完成 
     MCUCR = 0x01; 
     MCUCR = 0x00;   //将中断向量表迁移到应用程序区头部 
     RAMPZ = 0x00;   //RAMPZ清零初始化 
     asm("jmp 0x0000\n");  //跳转到Flash的0x0000处，执行用户的应用程序 
} 
//主程序 
void main(void) 
{ 
    int i = 0; 
    unsigned char timercount = 0; 
    unsigned char packNO = 1; 
    int bufferPoint = 0; 
    unsigned int crc; 
//初始化M128的USART0 
    UBRR0H = BAUD_H;     
    UBRR0L = BAUD_L;            //Set baud rate 
    UCSR0B = 0x18;            //Enable Receiver and Transmitter 
    UCSR0C = 0x0E;            //Set frame format: 8data, 2stop bit 
//初始化M128的T/C0，15ms自动重载 
  OCR0 = 0xEA; 
  TCCR0 = 0x0F;     
//向PC机发送开始提示信息 
    while(startupString[i]!='\0') 
    { 
        uart_putchar(startupString[i]); 
        i++; 
    } 
//3秒种等待PC下发“d”，否则退出Bootloader程序，从0x0000处执行应用程序 
    while(1) 
    { 
        if(uart_getchar()== 'd') break; 
        if (TIFR & 0x02)                        //timer0 over flow 
        { 
               if (++timercount > 200) quit();        //200*15ms = 3s 
            TIFR = TIFR|0x02; 
        } 
    } 
    //每秒向PC机发送一个控制字符“C”，等待控制字〈soh〉 
    while(uart_getchar()!=XMODEM_SOH)        //receive the start of Xmodem 
    { 
         if(TIFR & 0x02)                    //timer0 over flow 
        { 
            if(++timercount > 67)                        //wait about 1 second 
            { 
                uart_putchar(XMODEM_RECIEVING_WAIT_CHAR);    //send a "C" 
                timercount=0; 
            } 
            TIFR=TIFR | 0x02; 
        } 
    } 
    //开始接收数据块 
    do 
    { 
        if ((packNO == uart_waitchar()) && (packNO ==(~uart_waitchar()))) 
        {    //核对数据块编号正确 
            for(i=0;i<128;i++)                //接收128个字节数据 
            { 
                data[bufferPoint]= uart_waitchar(); 
                bufferPoint++;     
            } 
            crc = (uart_waitchar()<<8); 
            crc += uart_waitchar();            //接收2个字节的CRC效验字 
            if(calcrc(&data[bufferPoint-128],128)==crc)    //CRC校验验证 
            {    //正确接收128个字节数据 
                while(bufferPoint >= SPM_PAGESIZE) 
                {    //正确接受256个字节的数据 
                    write_one_page();            //收到256字节写入一页Flash中 
                    address += SPM_PAGESIZE;    //Flash页加1 
                    bufferPoint = 0; 
                }     
                uart_putchar(XMODEM_ACK);        //正确收到一个数据块 
                packNO++;                        //数据块编号加1 
            } 
            else 
            { 
                uart_putchar(XMODEM_NAK);        //要求重发数据块 
            } 
        } 
        else 
        { 
            uart_putchar(XMODEM_NAK);                //要求重发数据块 
        } 
    }while(uart_waitchar()!=XMODEM_EOT);                //循环接收，直到全部发完 
    uart_putchar(XMODEM_ACK);                        //通知PC机全部收到 
     
    if(bufferPoint) write_one_page();                //把剩余的数据写入Flash中 
    quit();                //退出Bootloader程序，从0x0000处执行应用程序 
} 

    程序的主体部分采用C高级编写，结构性好，程序的相应部分都给出了比较详细的注释说明，读者非常容易读懂和理解。下面再对程序做进一步的说明。 
l    函数“void  write_one_page(void)” 实现了对ATmega128一个Flash页的完整编程处理。当程序从串口正确接收到256个字节后，（ATmega128一个Flash页为128个字），便调用该函数将其写入ATmega128一个Flash页中。函数先将一个指定的Flash页进行擦除；然后将数据填入Flash    的缓冲页中，最后将Flash    缓冲页的数据写入到该指定的Flash页中（详细技术细节见第二章相关内容的介绍）。 
l    一个Flash页的擦除、写入，以及填充Flash缓冲页的函数采用内嵌AVR汇编完成，在ICCAVR中，寄存器R16、R17、R18、R19用于传递一个C函数的第1、2个参数（int类型）或第1个乘数（long类型），具体参考ICCAVR应用说明。 
l    函数“void quit(void)”的用途是退出Bootloader程序，从Flash的0x0000处执行用户的应用程序。在执行强行跳转指令“jmp 0x0000”前，对寄存器MCUCR的操作是将中断向量地址迁移回应用程序区的头部，因为在ICCAVR环境中编译Bootloader程序时，其自动把中断向量地址迁移到了Bootloader区的头部。为了保证能正确执行用户的程序，在跳转前需要把中断向量地址迁再移回应用程序区的头部。 
l    在这段Bootloader程序中使用的硬件资源为T/C0和USART0，用户在编写其应用程序时，应首先对这两个硬件资源相关的寄存器重新做初始化。 
l    Bootloader程序占具并住留在Flash的最高1K字空间内，因此实际的应用程序空间为63K字（126K字节），所以用户编写的应用程序不得超出126K字节。同时应将ATmega128的熔丝位BLB12、BLB11的状态设置为“00”，禁止SPM和LPM指令对Bootloader区的读写操作，已确保Bootloader程序不被改写和擦除。 
5．2．3 IAP的实现与应用 
1．    Bootloader程序的编译与下载 
首先在ICCAVR中新建一个工程项目，并按照生成Bootloader程序代码的要求进行正确的设置。打开Project –> Options的Compiler Options设置选项窗口，见图5.1： 
l    在Device Configration栏中选定器件ATMega128； 
l    选定Use RAMPZ/ELPM项（ATMega128的Flash > 64K字节）； 
l    Program Type选定为Boot Loader； 
l    Boot Size选择1K Words。 


图5.1 在ICCAVR中编写Bootloader程序的编译属性设置 

正确设置好编译选项后输入C的源代码，然后编译生成.HEX的下载代码程序。 
在下载HEX文件前还要对ATmega128芯片的熔丝位进行正确的配置： 
l    配置M103C熔丝位，使芯片工作于ATmega128方式； 
l    配置BOOTSZ1和BOOTSZ0熔丝位，设定BOOTLOADER区的大小为1024个字，起始首地址为0xFC00； 
l    配置BOOTRST熔丝位，设定芯片上电起动从BOOTLOADER区的起始地址处开始，既每次RESET复位后从0xFC00处执行Bootloader程序； 
l    下载Bootloader程序的HEX文件； 
l    配置LB2和LB1熔丝位，加密程序； 
l    配置BLB12和BLB11熔丝位，对BOOTLOADER区进行安全锁定。 
特别注意的是，以上对芯片熔丝位的配置以及Bootloader程序的下载，需要由ISP、或JTAG、或并行方式实现，既要实现IAP，首先还需要使用一次非IAP的编程方式来建立IAP的应用环境。 

2．    IAP应用 
当你按照上面的方法将Bootloader程序下载完成后，就可以使用它来下载你的应用程序了。具体操作如下。 
l    编写你的应用程序，编译生成HEX文件； 
l    使用HEX2BIN.EXE转换程序，将HEX文件转换成BIN文件； 
l    使用普通的RS232电缆将PC机的串口与ATmega128的串口连接； 
l    打开WINDOWS中的超级终端软件，正确设置COM口的参数：38400，1，8，无，2，无（使用2位停止位提高通信可靠性）； 
l    ATmega128上电，在PC超级终端收到“Type 'd' download, Others run app.”的Bootloader程序启动的提示详细； 
l    3秒钟内在PC上按下“d”键，通知Bootloader程序转入接收数据并更新应用程序的处理。3秒钟内没有按“d”键，PC超级终端收到“OK”提示，Bootloader程序退出，自动转入执行芯片内原有的用户应用程序（如果有的话，否则再次启动Bootloader程序）； 
l    当PC超级终端收到“C”（一秒钟一个），说明Bootloader程序转入接收数据和更新应用程序的处理流程，正在等待PC下发数据； 
l    在PC超级终端上的工具栏中选择“传送->发送文件”，在发送文件窗口选择协议“Xmodem”，文件栏中选定要下载应用程序的BIN文件，单击发送按钮； 
l    此时出现文件发送窗口，显示文件发送的过程和进度，以及是否出错； 
l    当文件全部正确发送完成后，PC超级终端收到“OK”提示，Bootloader程序退出，自动转入执行刚更新的用户应用程序。 
在ATmega128中烧入这样一个Bootloader程序，建立了IAP后，最基本的开发AVR的环境就简化成“PC+RS232电缆+目标板”。读者在掌握了Bootloader程序编写的原理后，可以编写自己的Bootloader程序，实现系统程序的自动远程网络更新等应用。 
AVR的BOOTLOADER功能同其它一些芯片不同，它的BOOTLOADER程序没有固化（固定）在芯片内部（出厂为空），而是需要由用户设计实现（实际上，你第一次下载BOOTLOADER程序还必须使用其它的方式编程，如ISP、JTAG等），因此对一般的用户掌握起来有一定的困难，不如一些其它芯片的固化IAP使用方便。但对高手来讲，可以根据实际需要编写高级、高效、专用的BOOTLOADER程序，如从一个U盘读取数据，更新用户的应用程序；编写一个时间炸弹，或对用户的密码进行验证，10次不对则将系统程序销毁等等。简单意味着使用方便，但灵活和适应性差，而灵活性需要你具备更高的能力去驾驭它。可能会有一天，在单片机的系统上也出现了“病毒”程序，其原因就是使用了固化的BOOTLOADER程序。由于固化（固定）的程序采用规定公开（开放）的接口，那么用一个带“病毒”的应用程序更新原来的应用程序也就轻而易举了。