文档介绍：摘要:针对没有集成ISP功能的MCU系统,提出了一种通用的嵌入式系统Flash在线编程(ISP)方案。该方案借用RAM作为ISP的程序存储器,可降低系统成本并具有较大的灵活性。以MC68332平台为例,详细介绍了这种ISP方案的具体实现过程。
 
关键词:嵌入式系统 Flash ISP MC68332
 
随着嵌入式系统技术的发展,电可擦除的Flash芯片以容量大、价格低、编程方便等优势得到了广泛的应用。由于同一片Flash作业程序存储器的系统无法直接实现在系统编程(ISP)。为了方便现场调试和程序升级,可以采用集成ISP功能较新的MCU(如AVR、部分ARM芯片等),或者采用双Flash设计等方法实现ISP功能。但有不少系统仍然使用不具备直接ISP功能的MCU(如M68K、N80C196等),由于印制版面积、成本等原因的考虑也没有采用双Flash芯片,此类系统在程序升级时通常需要如编程器、仿真器等特定工具,在现场应用时不很方便。为解决这些系统的ISP问题,本文以MC68332平台为例提出了一种通用的ISP方案。
 
1 方法分析
 
对于使用M68K这类不具备ISP功能的MCU系统,进行ISP设计必须满足以下几个条件:
 
(1)程序空间和数据空间统一编址,程序可以在RAM中运行;
 
(2)Flash芯片正确连接了写信号;
 
(3)拥有能放下update程序并让其正常工作的额外程序/数据空间;
 
(4)具备某种通信能力(如以太网、串口、CAN、MODEM等);
 
满足了这四个条件,就可以按照本文的方法进行ISP设计。针对自编程过程中文件出错、断电等特殊情况的容错程度不同,可以有如下两种方案。
 
方案1——自编程过程是安全可靠的,不会出现异常情况
 
这种情况相对简单一些,整个程序可以分为两个独立的部分完成,一是升级程序(称为update程序),它通过通信接口从主机接收程序数据到RAM空间,并对数据进行CRC校验以保证数据的正确性,在校验正确后将数据写到程序存储器的指定地址空间。如果RAM空间较小,可以接收一页、校验一页、写入一页,分次完成。由于程序存储器写操作过程必须连续,不能被打断,所以update程序必须在链接时指定在RAM地址空间运行。
 
另一部分是正常的程序(称为normal程序),这是正常编译的在程序存储器空间运行的程序,除了正常的工作之外它还需判断(通过通信命令或者查询一个输入状态等)是否应该转到升级模式,如果是,则将update程序复制到指定的RAM空间并转去执行update程序。
 
程序完成需要将update和normal通过编程通过编程工具分别固公到程序存储器上的指定地址(注意:在固化第二个程序时不可损坏第一个程序内容),也可将两个文件合并,一次固化到程序存储器,update程序作为normal程序的数据信息而存在,如图1所示。这样正常运行时程序运行在normal部分,update程序得不到运行;在升级模式时normal程序把程序存储器中的update部分复制到其运行空间(RAM)并执行。如果在自编程过程中出现灾难性故障,那么程序存储器旧的normal程序已经擦除而新的normal程序还未写入或者未完全写入,这都将导致程序存储器中的程序数据不再完整,此时必须