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標題: KEIL-51單片機實現自定義bootloader，用于程序更新 [打印本頁]

作者: 好技術致用 時間: 2020-4-12 09:38
標題: KEIL-51單片機實現自定義bootloader，用于程序更新
本文原創作者: 少占魚大神
關于8051的bootloader實現方式

一，基本硬件需求

要實現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。這個需要根據實際的需求來決定，bootloader功能簡單，就少占用一些，bootloader功能復雜的就多占用一些。除此之外，一般還要根據Flash的頁為界線劃分。附帶的工程模板里，bootloader使用0x0000-0x0fff區間，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地址開始的區間，無法修改，但是根據上面的空間劃分方式，這個區間位于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，后面將結合具體的代碼介紹實現方式。

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

                        ………………………….

根據具體型號的中斷數量和地址，添加中斷跳轉代碼，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的0x2000開始的空間，在用戶程序里，還要做一些對應的設置，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，以及引導用戶程序。因為上面已經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和中斷函數也沒有特殊要求，可以按正常的方式編寫

3，  用戶程序的工程設置。因為用戶程序不再是從0地址開始，所以需要在工程設置里做定位處理：設置用代碼的范圍，定位用戶代碼入口地址。具體設定如下圖：

因為用戶代碼規劃到0x1000以后的空間，所以設置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；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）

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，也必須做一個對應的設置。方法如下：

這樣處理之后，便完成了中斷的映射。當中斷發生時，會先進入位于bootloader里的硬件中斷入口，然后在那里跳轉到0x2000開始的一個軟件重定義的向量表，再跳轉到中斷入口函數。和沒有bootloader的方式比起來，這樣做會多一次LJMP跳轉，但是一般情況下影響不大。

關于bootloader存放位置：
備注：其實，最好是將bootloader程序放到最后，這樣，應用程序起始地址，中斷地址等不用設置，默認程序從0x0000h開始執行，然后用函數指針跳轉到bootloader 程序起始地址，讓其先執行。通過bootloader內部程序選擇是否升級應用程序還是直接跳轉回應用程序區執行。
若升級，就讀寫flash的應用程序部分。若不升級，就跳轉回應用程序繼續運行。

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)

{

//定義一個函數指針，用于跳轉到用戶程序

void (*boot)() = USER_APP_ADDR;

//bootloader里不能開啟中斷

EA = 0;

//添加系統初始化代碼

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，或者升級已經完成，執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的代碼

return 1;

}

用戶程序：

#include<reg52.h>

//main函數無特殊要求

void main(void)

{

while(1);

}

//中斷函數無特殊需求，可根據需求隨意添加

void UART_ISR(void) interrupt 4

{

return;

}
工程配置如下

六，關于升級文件

升級文件的傳輸可以根據需要使用任何方式，例如串口，網絡，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，不適合做復雜的傳輸方式。如果傳輸方式比較復雜，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。

為了傳輸的可靠性，升級文件一般還會添加一個文件頭，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�？梢钥紤]使用XMODEM協議傳輸升級文件，因為這是一個比較標準的傳輸協議，很多現成的軟件可以支持，例如Windows下自帶的超級終端就可以實現（XP以后的系統沒有超級終端，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�？梢宰審臋C虛擬成一個U盤，PC把文件復制到這個虛擬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。

a)       TFTP，這是標準的文件傳輸命令，Windows自帶，而且協議簡單

b)       Web。用網頁的方式，界面有好直觀，用網頁瀏覽器就可以實現，也不用單獨開發專用的升級軟件。

全部程序51hei下載地址：

關于8051的bootloader實現方式.rar (2.99 KB, 下載次數: 109)

作者: zhai1461961500 時間: 2020-4-21 11:30
很有啟發，謝謝

作者: zhai1461961500 時間: 2020-4-25 09:53
樓主有沒有源碼文件？我研究了好久沒明白，想借鑒下！

作者: 花開花落12334 時間: 2020-9-13 20:37
還是很有參考價值的

作者: cjp88811283 時間: 2020-9-25 09:30
道理是對的，能不能實現才是關鍵

作者: GLG110 時間: 2020-12-9 17:01
很受啟發跪謝樓主�。。�

作者: fzxFzx 時間: 2021-1-19 09:20
請問為什么程序空間偏移1000H，中斷向量表卻是偏移2000H呢？在單片機里，程序空間和中斷向量表不都是從地址0開始的嗎？請問哪位伙伴知道

作者: 18779416450 時間: 2022-1-14 12:14
樓主您好看到您的這篇文章很受啟發請問能否提供一下源碼學習學習

作者: 西點鐘靈毓秀 時間: 2022-7-8 09:51

很受啟發 ,具體還得自己去實現

歡迎光臨 (http://www.raoushi.com/bbs/)

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