本文原創(chuàng)作者: 少占魚大神
關(guān)于8051的bootloader實現(xiàn)方式
一， 基本硬件需求
要實現(xiàn)IAP功能，需要51單片機可以在程序里修改代碼空間的Flash，或者至少可以修改用戶程序區(qū)的Flash，新出的51大部分都能滿足這個要求
二，空間劃分
一般bootloader位于單片機代碼空間的起始地址，用戶程序在后面。這個需要根據(jù)實際的需求來決定，bootloader功能簡單，就少占用一些，bootloader功能復(fù)雜的就多占用一些。除此之外，一般還要根據(jù)Flash的頁為界線劃分。附帶的工程模板里，bootloader使用0x0000-0x0fff區(qū)間，用戶程序使用0x1000以后的空間。
三，中斷的處理
51單片機的中斷入口一般位于0地址開始的區(qū)間，無法修改，但是根據(jù)上面的空間劃分方式，這個區(qū)間位于bootloader的范圍，是不能隨意更改的。所以代碼里用了一個軟件的方式對中斷入口做了重映射處理，后面將結(jié)合具體的代碼介紹實現(xiàn)方式。
四，Bootloader的處理
1， 建立工程的時候，選擇把Startup.a51添加到工程
2， 在Startup.a51里添加如下代碼：
ORG 0003H
LJMP 2003H
ORG 000BH
LJMP 200BH
ORG 0013H
LJMP 2013H
ORG 001BH
LJMP 201BH
ORG 0023H
LJMP 2023H
………………………….
根據(jù)具體型號的中斷數(shù)量和地址，添加中斷跳轉(zhuǎn)代碼，格式為ORG XXH LJMP 2000+XXH,這樣做，是為了將中斷映射到用戶程序區(qū)的0x2000開始的空間，在用戶程序里，還要做一些對應(yīng)的設(shè)置，后面將介紹。
3， Bootloader的處理流程。Bootloader的主要作用一般是開機初始化，自檢和升級用戶程序，以及引導(dǎo)用戶程序。因為上面已經(jīng)把中斷映射到用戶程序空間，所以bootloader里最好就不要用中斷了。
五， 用戶程序的處理。
1， 用戶程序的Startup.a51無特殊需求，可以根據(jù)需要選擇添加到工程，然后自己做修改，也可以不添加到工程，由編譯器連接一個默認的startup.a51
2， 用戶程序的所有普通函數(shù)和中斷函數(shù)也沒有特殊要求，可以按正常的方式編寫
3， 用戶程序的工程設(shè)置。因為用戶程序不再是從0地址開始，所以需要在工程設(shè)置里做定位處理：設(shè)置用代碼的范圍，定位用戶代碼入口地址。具體設(shè)定如下圖：
因為用戶代碼規(guī)劃到0x1000以后的空間，所以設(shè)置code range從0x1000開始
為了讓bootloader能準確跳到用戶程序入口，所以需要將C_C51STARTUP定位到0x1000位置。（C_STARTUP位于startup.a51里，它才是程序的真正入口，而不是main函數(shù)；另外，入口也并不是必須定位在這個位置，只要位于用戶代碼空間就可以）
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2020-4-12 16:23 上傳
4， 中斷映射。在bootloader里，將中斷入口定位在了0x2000開始的空間，在用戶程序里，也必須做一個對應(yīng)的設(shè)置。方法如下：
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這樣處理之后，便完成了中斷的映射。當中斷發(fā)生時，會先進入位于bootloader里的硬件中斷入口，然后在那里跳轉(zhuǎn)到0x2000開始的一個軟件重定義的向量表，再跳轉(zhuǎn)到中斷入口函數(shù)。和沒有bootloader的方式比起來，這樣做會多一次LJMP跳轉(zhuǎn)，但是一般情況下影響不大。
關(guān)于bootloader存放位置：
備注：其實，最好是將bootloader程序放到最后，這樣，應(yīng)用程序起始地址，中斷地址等不用設(shè)置，默認程序從0x0000h開始執(zhí)行，然后用函數(shù)指針跳轉(zhuǎn)到bootloader 程序起始地址，讓其先執(zhí)行。通過bootloader內(nèi)部程序選擇是否升級應(yīng)用程序還是直接跳轉(zhuǎn)回應(yīng)用程序區(qū)執(zhí)行。
若升級，就讀寫flash的應(yīng)用程序部分。若不升級，就跳轉(zhuǎn)回應(yīng)用程序繼續(xù)運行。
BOOTLOADER 程序舉例：
#include<reg52.h>
//用戶程序起始地址
#define USER_APP_ADDR 0x1000
char power_on_test(void);
char check_upgrade_request(void);
char upgrade(void);
void main(void)
{
//定義一個函數(shù)指針，用于跳轉(zhuǎn)到用戶程序
void (*boot)() = USER_APP_ADDR;
//bootloader里不能開啟中斷
EA = 0;
//添加系統(tǒng)初始化代碼
if(power_on_test()){//開機自檢
upgrade();
}
else if
(check_upgrade_request()){//檢查是否有升級需求
upgrade();
}
//如果不需要升級，或者升級已經(jīng)完成，執(zhí)行下面的代碼進入用戶程序
(*boot)();
//正常情況下不會運行到這里，以防萬一
while(1);
}
char power_on_test(void)
{
//添加開機自檢代碼，如果自檢錯誤，進入升級模式
return 0;
}
char check_upgrade_request(void)
{
//添加檢查用戶是否有升級要求的代碼，例如輸入命令或按下按鍵，如果有，則進入升級模式
return 0;
}
char upgrade(void)
{
//添加傳輸升級文件和升級用戶程序區(qū)的代碼
return 1;
}
用戶程序：
#include<reg52.h>
//main函數(shù)無特殊要求
void main(void)
{
while(1);
}
//中斷函數(shù)無特殊需求，可根據(jù)需求隨意添加
void UART_ISR(void) interrupt 4
{
return;
}
工程配置如下
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六，關(guān)于升級文件
升級文件的傳輸可以根據(jù)需要使用任何方式，例如串口，網(wǎng)絡(luò)，USB，存儲卡等。升級文件的傳輸可以做在bootloader里，也可以做在用戶程序里，或者兩種方式都有。一般來說，bootloader的代碼比較簡單，不適合做復(fù)雜的傳輸方式。如果傳輸方式比較復(fù)雜，可以在用戶程序里傳輸升級文件，暫存到一個外部存儲器，然后跳轉(zhuǎn)到bootloader，讓bootloader從外部存儲器讀出并升級用戶程序。升級的時候要注意用戶代碼的范圍。
為了傳輸?shù)目煽啃裕壩募话氵�會添加一個文件頭，里面包含一些基本的文件信息，例如長度，校驗等，這些可以通過編寫一些簡單的工具來完成。
另外，推薦一些升級文件的傳輸方式，做bootloader的時候可以考慮
1， 串口。可以考慮使用XMODEM協(xié)議傳輸升級文件，因為這是一個比較標準的傳輸協(xié)議，很多現(xiàn)成的軟件可以支持，例如Windows下自帶的超級終端就可以實現(xiàn)（XP以后的系統(tǒng)沒有超級終端，但是也有一些別的軟件可以代替，例如SecureCRT）
2， USB主機。可以用U盤方式升級。升級文件取一個特定文件名，放在特定位置，主機讀取到文件后自動升級
3， USB從機。可以讓從機虛擬成一個U盤，PC把文件復(fù)制到這個虛擬U盤就完成升級。這樣就不需要編寫專門的升級軟件
4， 以太網(wǎng)。
a) TFTP，這是標準的文件傳輸命令，Windows自帶，而且協(xié)議簡單
b) Web。用網(wǎng)頁的方式，界面有好直觀，用網(wǎng)頁瀏覽器就可以實現(xiàn)，也不用單獨開發(fā)專用的升級軟件。
全部程序51hei下載地址：
關(guān)于8051的bootloader實現(xiàn)方式.rar
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2020-4-12 09:38 上傳
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