TI Cortex M3串口转以太网例程分析2-----bootloader

1万 · 2018-9-15 21:56

原文网址：https://blog.csdn.net/zhzht19861011/article/details/6675170

bootloader是TI串口转以太网代码的一小部分，位于Flash开始的4KB空间内。它的一个重要作用是在应用远程升级，可以通过串口、USB、IIC、以太网等通道进行远程固件升级。bootloader是CPU启动后最先执行的程序，它会把自己拷贝到SRAM，并判断是否有固件升级，如果有升级请求，则执行升级程序；反之，执行用户程序。

一.流程图

由于这里只考虑基于以太网的bootloader，其流程图如图2-1所示：

图2-1

1万 · 2018-9-15 21:57

二.配置文件

由于bootlaoder可以使用串口、USB、IIC、以太网等通道进行远程固件升级，那么怎么样配置才可以使用以太网呢？这就牵扯到bl_config文件。此文件是专门配置bootloader的。代码就不贴了，看一下这里面几个必须配置的选项：

1. 以下至少且只能定义一个，用于指明使用何种方式升级。

CAN_ENABLE_UPDATE,

ENET_ENABLE_UPDATE,

I2C_ENABLE_UPDATE,

SSI_ENABLE_UPDATE,

UART_ENABLE_UPDATE,

USB_ENABLE_UPDATE

2. 以下必须定义

APP_START_ADDRESS 用户程序启动地址

VTABLE_START_ADDRESS 用户程序向量表起始地址

FLASH_PAGE_SIZE Flash页大小，TI的目前为止都为1K

STACK_SIZE 堆栈大小

3. 当选择了以太网升级后，以下必须定义

CRYSTAL_FREQ 目标板晶振频率

1万 · 2018-9-15 22:06

三.bootloader启动代码分析

不少人不喜欢分析汇编文件，甚至总想绕过汇编。网络上也出现一些人教导初学者学习单片机的时候直接用C语言编程，避开汇编。我个人是极其不同意这种“速成”方法的。作为一名合格的嵌入式工程师或者说爱好者，汇编绝不可回避。汇编能帮助理解硬件，特别是CPU结构、存储和寻址等等；现在的嵌入式程序虽然绝大多数是用C编写的，但要想精通C语言，必须具有汇编基础，任何技术都是入门容易，精通难，因此要想深入理解C的指针、数组甚至是变量存储，还非少不了汇编不可；再者，有些地方必须使用汇编，比如一些实时性要求高的模块（不常见），还有就是接下来要说的启动代码。先附源代码。

见楼下源码

1万 · 2018-9-15 22:13

382965b9d128a2bb67.png (60.88 KB )

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2018-9-15 22:09 上传

1万 · 2018-9-15 22:16

接上楼上源代码见附件新建文本文档.zip (3.15 KB)

2018-9-15 22:15 上传
点击文件名下载附件
1. 汇编文件正文的第一句
   include bl_config.inc

包含bl_config.inc，这个文件是什么，从哪里来，有什么作用？再看bootloader工程Options---User---Run User Programs Before Build/Rebuild内的用户命令（见图2-2）又是什么？

0_13129552330N79.jpg (146.51 KB )

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2018-9-15 22:16 上传

图2-2
      所有的一切，要从keil MDK的汇编器说起，在启动代码中要用到配置文件bl_config.h中定义的一些配置选项，但因为MDK汇编器不能通过C预处理器运行汇编代码，所以bl_config.h中的相关内容需要转化为汇编格式并包含到MDK的启动代码中。这需要手动运行C预编译器进行格式转化。图2-2中红色部分圈出的内容正是为了完成这个转换。在点击Build/Rebuild编译按钮之后，会先运行图2-2指定的命令，再进行编译。先来分析一下这条命令：
                              armcc --device DLM -o bl_config.inc -E bl_config.c
      这条命令的作用是将bl_config.c（包含bl_config.h文件）进行而且仅进行预编译处理，并生成bl_config.inc文件。
      armcc是Keil MDK提供的C编译工具，语法为：
                              armcc [Options]  file1  file2  ...  file n
         介绍一下这里用到的Options选项：
                                 --device<dev>：设置目标的设备类型，DLM为Luminary的设备标识。
                                 -I<directory> ：目录列表
                                 -E                   ：仅执行预处理
                                 -o<file>          ：指定输出文件的名字
2. 看一下目标板上电后启动代码的运行流程
      上电后程序先到Flash地址0x00处装载堆栈地址，这跟以前接触过的处理器不同，以前0x00处都是放置的复位处理代码，但Cortex M3内核却不是，0x00处是放置的堆栈地址，而不是跳转指令。
         堆栈设置完成后，跳转到Reset处理程序处，调用处理器初始化函数ProcessorInit，该函数将bootloader从Flash拷贝到SRAM，将.bss区用零填充并将向量表重映射到SRAM开始处。
         之后跳转到Reset_Handler_In_SRAM函数，在该函数中，如果用户提供了底层硬件初始化函数（在bl_config.h中使能），则调用这个函数。然后调用CheckForceUpdate函数，检查是否有升级请求。如果没有升级请求，跳转到CallApplication函数，在该函数中，将向量表重映射到应用程序开始处（这里为地址0x1000），装载用户程序堆栈地址，跳转到用户程序的Reset服务函数。
         如果调用CheckForceUpdate函数检测到有升级请求，则配置以太网，跳转到升级程序UpdateBOOTP处执行。
3. 如何在用户程序中调用升级程序
      用户程序存在于Flash地址0x1000处，bootloader存放于Flash地址0x00处，并且用户程序在执行的时候已经将向量表重映射到了Flash地址0x1000处了，那么应用程序是如何调用位于bootloader中的升级程序呢？
      再看bootloader启动代码的中断向量表，在Flash地址的0x2C中存放的是CPU SVC异常服务跳转地址：
                  dcd    UpdateHandler                ; Offset 2C: SVCall handler
      而bootloader正是用这个异常来处理升级请求的。那么，应用程序只要执行该地址处的跳转指令，就能进行一次程序升级，在应用程序中的swupdate.c中，使用了如下C代码来执行位于Flash地址0x2C内的跳转程序：
                  (*((void (*)(void))(*(unsigned long *)0x2c)))();
      对C语言还没有入门的同学可能会比较的头痛，这像谜一样的语句是如何执行位于bootloader的SVC异常服务例程呢？还是分解一下吧：
                  (*(unsigned long *)0x2c)：将0x2C强制转化为unsigned long类型指针，并指向该地址所在的数据；
                  void (*)(void)                   ：函数指针，指针名为空，该函数参数为空，返回值为空
                  (void (*)(void))(*(unsigned long *)0x2c)：将Flash地址0x2C中的内容强制转化为函数指针，该函数参数为空，返回值为空
                  (*((void (*)(void))(*(unsigned long *)0x2c)))()；：调用函数，即开始从启动代码中的UpdateHandler标号处开始执行。

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涓涓之细流