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[技术问答] 新唐N76E003ISP串口下载轻体验

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 楼主 | 2020-11-19 20:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
ISP原理

ISP全称In System Programming,即在应用中编程。既然是在应用中编程,那么第一步就是你的单片机要有应用,这里的应用可以理解为单片机程序,这是一段独立的程序,在嵌入式单片机中我们一般叫它引导程序,即bootloader,bootloader在各类单片机中的定位基本一致,这是单片机上电首先进入执行的一段程序,可以是对单片机的一些配置,也可以是为ISP做准备。

STC单片机的bootloader是厂家出厂前就已经烧录进单片机,所以我们拿到手后用他们官方提供的ISP软件即通过串口把hex文件烧录进单片机,十分的方便易用,就是无法对程序进行在线调试。

相对而言,STM32单片机对于ISP的设计就比较灵活一点,它可以通过用户对单片机引脚的配置来决定单片机上电启动的位置,如下图。并且厂家也已经在出厂前就把bootloader程序烧录到系统存储区,方便ISP升级,ISP升级的协议是一些标准的文件传输协议,通过串口即可实现程序的升级。
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新唐N76E003的ISP设计与上诉两款单片机基本一致,它在单片机内放了两片flash,如下图,LDROM专门用于存放bootloader,APROM专门用于存放用户代码,单片机启动运行哪一片的代码,以及LDROM大小的分配都是在config里面进行配置。但是与上诉单片机不同的是厂家出厂前并没有把bootloader程序烧录到LDOROM中,这迫使你要使用它的ISP功能就要先通过ICP下载器把bootloader烧录到LDROM中去,并配置一下启动项,这个槽点经常被大家吐槽,我都买了ICP下载器了还用ISP干嘛,虽然是有些鸡肋,但是在一些特殊应用情况下不得不使用ISP,那也只能来研究一下了。

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N76E003通过ISP烧录程序

虽然N76E003出厂没有烧录ISP的代码,但是官网有源码提供,将源码下载下来,(相关文件会在下文丢链接)编译一下生成hex文件,然后通过官方的ICP软件把hex烧录到LDROM里面,同时要分配好LDROM的大小和启动项,如下图。

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下载完成后便可以用官方的ISP软件通过串口把程序下载到单片机的APROM里面了,如下图。

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ISP软件貌似只能下载bin格式的二进制文件,所以需要在keil里面编译时加载一条命令,通过第三方软件把hex转换成bin文件,使用的软件如下图,该软件也是官方自带的,我会在文末放链接。

20200520152006100.jpg
转换bin文件的方法,首先将上诉软件hex2bin放到输出文件夹内,然后打开keil的魔术棒,点击User,如下图,第三步添加一条命令 .\Objects\hex2bin.exe .\Objects\temp.hex
.\Objects\hex2bin.exe 这个是hex2bin软件的位置,Objects是我的工程文件输出文件夹,这个根据自己工程的目录结构修改。
.\Objects\temp.hex 这个是指需要转换的hex位置,temp.hex是工程输出的hex文件,根据自己的文件名修改。
最后别忘了✔

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操作完以上步骤后编译,keil输出以下内容即代表转换成功,就可以去输出文件夹下找到bin文件了。

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针对ISP的改进方向

上诉ISP已经实现了基本的功能,即串口下载,但是看网上的评价对官方的ISP代码质量表示不屑。例如代码量过大,明明1K就能解决的事情,它非搞了2K多。每次ISP都会擦除整个APROM等等,我看了官方的代码,确实有改进的空间,我的目标改进方向主要是自定义协议,精简代码量。这样将bootloader代码精简到几百个字节,能省则省,为用户代码省下空间。协议自定义,自写上位机,脱胎换骨。想怎么来就怎么来。奈何本人懒得动,并且实际项目中还没有写到rom不够用的情况,所以暂时不要重复造轮子,先用官方的ISP程序,日后有时间可以重0到1写一套完美的ISP程序。

目前使用官方的ISP程序,启动项配置的是从LOROM启动,整个单片机启动流程如下图
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上诉流程在调试代码时就有点不方便,因为调试代码的时候要时不时的烧录程序,但是程序现在运行在APROM,你得让单片机运行到LDROM才能升级程序,这就要手动复位一下,作为强迫症着实受不了,并且在实际应用的电路中并不会单独有复位按键,只能选择重新上电。能不能搞得智能一点能,就是在代码执行APROM时也能响应上位机进行升级,那要做的就是在上位机等待连接时代码自动跳转到LDROM执行,这样就不用复位或者重新上电去升级了,所以我们现在看一下上位机在连接单片机时发出了什么内容。

通过虚拟串口,看到上位机在连接单片机时不停的在发送一帧64字节的数据,开头为0xAE,如下图
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这样我们可以在APROM的代码中监听串口数据,如果收到0xAE这帧数据则跳转到LDROM执行,并且程序可配置成直接上电直接从APROM中执行。关于LDROM和APROM互相跳转可以通过阅读芯片手册对CHPCON寄存器进行配置。如下图
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写成子函数如下
跳转到LDROM

  1. void Jump_toLDROM(void)
  2. {
  3.         TA = 0xAA;
  4.         TA = 0x55;
  5.         CHPCON |= 02;                  // BS = 1            
  6.         TA = 0xAA;
  7.         TA = 0x55;
  8.         CHPCON |= 0x80;                 //  restart               
  9. }
复制代码

跳转到APROM

  1. void Jump_toAPROM(void)
  2. {
  3.         TA = 0xAA;
  4.         TA = 0x55;
  5.         CHPCON &= 0xFD;               // BS = 0        
  6.         TA = 0xAA;
  7.         TA = 0x55;
  8.         CHPCON |= 0x80;               //  restart           
  9. }
复制代码

为防止串口监听错误可以多监听几个字节对其进行判断,如下图
watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25jYXB0YWluXw==,size_16,color_FFFFFF,t_70.jpg
现在的单片机执行步骤如下图

以上对APROM代码进行操作一下,就可以使用官方的ISP程序实现热升级,即不用重启或者复位就可以使用ISP升级了。

总结

ISP作为升级代码的一种方式,十分的方便快捷,只需一个TTL模块便可以对代码进行升级,后续还可以通过无线模块实现OTA升级,那样就更加的方便了。


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| 2020-11-20 08:14 | 显示全部楼层
我是一直痴迷于ISP下载。现在准备将所有的都转为ISP模式。

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王小琪 2020-11-20 09:14 回复TA
我更喜欢jlink边调边试 
| 2020-11-20 09:28 | 显示全部楼层
ISP一般是产品定型之后,然后进行ISP下载,jlink没有那么好。

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勇者无惧你和我 2020-11-23 15:49 回复TA
@王小琪 :我一直弄产品,量产很多产拼了。不错的感觉。 
王小琪 2020-11-20 09:59 回复TA
恩,开发阶段JLINK更方便。稳定量产了再用JLINK效率就太低了。 
| 2020-11-23 16:02 | 显示全部楼层
ISP全称In System Programming,即在应用中编程,学到了一个新词啊

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