56F8013程序Flash的在線可編程特性及應(yīng)用

　　摘要: 基于數(shù)字信號控制器56F8013內(nèi)部程序Flash在線可編程特點(diǎn)編寫具有在應(yīng)用可編程(In-Application Programm)功能的程序可以方便嵌入式軟件開發(fā)。本文在介紹56F8013的Flash編程方法的基礎(chǔ)之上，描述一種它的自舉程序(Bootloader)實(shí)現(xiàn)方法。該方法應(yīng)用在智能汽車競賽直立車?？刂葡到y(tǒng)開發(fā)過程中，加快了車?，F(xiàn)場調(diào)試的過程。該方法原理同樣適應(yīng)于飛思卡爾公司數(shù)字信號控制器系列其它單片機(jī)開發(fā)。

　　智能汽車競賽要求必須采用飛思卡爾公司的微控制器作為控制單元的核心芯片，數(shù)字信號控制器(DSC)系列具有運(yùn)算速度快、功耗低、外圍設(shè)備豐富等特點(diǎn)，非常適合智能汽車競賽車模控制。在競賽秘書處提供的直立車模控制參考方案中就采用了DSC56F8013芯片組成控制核心電路[1]。該芯片不僅內(nèi)部硬件資源可以滿足車模控制要求，而且它的軟件開發(fā)環(huán)境Codewarrior中的PE(Processor Expert)可以自動生成芯片中各硬件模塊的接口代碼，使得開發(fā)者只需關(guān)注應(yīng)用軟件的開發(fā)，這樣便可以提高軟件的開發(fā)效率和準(zhǔn)確性。

　　在DSC56F8013的程序開發(fā)和調(diào)試中，可以使用專用的JTEG調(diào)試工具，這種方式在車?？刂葡到y(tǒng)開發(fā)中具有一定缺點(diǎn)。車模現(xiàn)場調(diào)試中，單片機(jī)的代碼和參數(shù)需要頻繁的進(jìn)行更新，使用JTEG調(diào)試工具，調(diào)試接頭的引線很多，插拔接頭不便。特別是無法在車模運(yùn)行時實(shí)時監(jiān)測內(nèi)部程序控制參數(shù)。

　　近些年來一種在應(yīng)用編程(IAP，In Application Program)技術(shù)廣泛應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)中。IAP技術(shù)就是利用單片機(jī)系統(tǒng)已有的通信硬件接口，單片機(jī)應(yīng)用軟件通過這些接口與上位計(jì)算機(jī)通訊，接受新的單片機(jī)程序并重新燒寫在單片機(jī)的Flash中。通過這種程序下載和運(yùn)行監(jiān)控的方式完成軟件的開發(fā)與升級。這種方式無法達(dá)到專業(yè)JTEG開發(fā)工具的程序單步跟蹤調(diào)試的功能，但可以借助于單片機(jī)的通信接口或者其它顯示界面將軟件運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行顯示，幫助分析軟件運(yùn)行的狀態(tài)。特別是在單片機(jī)底層硬件模塊的接口軟件都已經(jīng)有PE自動生成，應(yīng)用層軟件都是用C語言開發(fā)，所以通常不需要進(jìn)行軟件的但不跟蹤調(diào)試。因此基于IAP 進(jìn)行軟件開發(fā)可以滿足一般嵌入式軟件開發(fā)的要求。

　　利用IAP開發(fā)軟件需要滿足兩個條件：第一個是單片機(jī)內(nèi)部Flash必須可以通過自身應(yīng)用程序進(jìn)行更新;第二個是在應(yīng)用軟件中包含一個專門的程序自舉模塊(Bootloader)完成程序的下載。Bootloader模塊位于Flash的固定位置，它的程序代碼不需要進(jìn)行更新。單片機(jī)應(yīng)用軟件在特定的觸發(fā)條件下可以進(jìn)入該模塊執(zhí)行命令，專門進(jìn)行更新單片機(jī)軟件。本文將介紹56F8013單片機(jī)的內(nèi)部Flash的編程功能以及基于此實(shí)現(xiàn)Bootloader的功能，也可利用對Flash編程特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)控制軟件參數(shù)的存儲和更新功能。

　　56F8013內(nèi)部FLASH編程

　　56F8013是一款32管腳LQFP封裝的DSC芯片[2]，內(nèi)部資源包括有：運(yùn)行頻率32MHz的DSP和MCU功能統(tǒng)一的內(nèi)核，16KB可編程Flash，4KBRAM， 串行接口UART，SPI，I2C各一個，此外還包含有PWM，ADC，TIMER以及片上時鐘電路。這些豐富的資源以及低廉的價格使得它在工業(yè)、醫(yī)消費(fèi)類產(chǎn)品方面得到了廣泛的應(yīng)用。特別是它內(nèi)部Flash可以由程序編程，這為它實(shí)現(xiàn)IAP功能提供了基礎(chǔ)。

　　56F8013內(nèi)部的程序和數(shù)據(jù)存儲器地址空間分布如下圖所示：　　

 

　　其中2KB的RAM可以同時在程序和數(shù)據(jù)兩個空間訪問，程序指令可以通過數(shù)據(jù)拷貝傳送到RAM中執(zhí)行，這一特點(diǎn)對于Flash編程的指令特別重要，因?yàn)樗鼈冃枰赗AM執(zhí)行。對于56F8013內(nèi)部Flash編程是通過三個Flash模塊寄存器編程來完成的，它是分別是Flash編程命令寄存器、控制寄存器以及狀態(tài)寄存器。用戶不必深入了解如何通過這些寄存器完成對Flash編程的過程，只要通過開發(fā)集成環(huán)境中的PE可以方便的生成對Flash編程的函數(shù)。下圖顯示了使用PE增加CPU內(nèi)部外設(shè)中的Memory中IntFlash組件的界面。