MSP43 F1 49系列單片機(jī)的I AP功能設(shè)計(jì)

TI公司的MSP430系列單片機(jī)是具有很高實(shí)用性?xún)r(jià)值的產(chǎn)品，在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，特別是它的超級(jí)低功耗特性，是目前所有其他單片機(jī)無(wú)法比擬的。IAP(InApplication Programming)是用戶(hù)自己的程序在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)用戶(hù)Flash的部分區(qū)域進(jìn)行燒寫(xiě)，目的是為了在產(chǎn)品發(fā)布后可以方便地通過(guò)預(yù)留的通信口對(duì)產(chǎn)品中的固件程序進(jìn)行更新升級(jí)。
要實(shí)現(xiàn)IAP功能，通常需要在設(shè)計(jì)固件程序時(shí)編寫(xiě)兩個(gè)項(xiàng)目代碼：第一個(gè)項(xiàng)目程序不執(zhí)行正常的功能操作，而只是通過(guò)某種通信管道(如USB、USART、一些無(wú)線(xiàn)設(shè)備)接收程序或數(shù)據(jù)(可執(zhí)行HEX文件)，執(zhí)行對(duì)第二部分代碼的更新；第二個(gè)項(xiàng)目代碼才是真正的功能代碼。這兩部分項(xiàng)目代碼同時(shí)燒錄在用戶(hù)Flash中，當(dāng)芯片上電后，首先是第一個(gè)項(xiàng)目代碼開(kāi)始運(yùn)行，再去更新第二段代碼。
根據(jù)IAP的特性，以及MSP430系列沒(méi)有自帶IAP功能的特點(diǎn)，必須自行編寫(xiě)IAP程序來(lái)進(jìn)行片內(nèi)Flash的燒寫(xiě)，這樣才能達(dá)到升級(jí)的目的。以下將詳細(xì)介紹如何進(jìn)行IAP升級(jí)設(shè)計(jì)。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體構(gòu)想是，通過(guò)無(wú)線(xiàn)的方式，將需要升級(jí)的二進(jìn)制文件直接下載到相應(yīng)的地址空間，然后讓單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行IAP升級(jí)。
這里的重點(diǎn)是要編寫(xiě)一個(gè)“螞蟻搬家”代碼，因?yàn)樗皇窃贛SP4 30F149片內(nèi)Flahs區(qū)里運(yùn)行的，而是在設(shè)定的RAM區(qū)運(yùn)行。RAM空間有限，所以用匯編代碼編寫(xiě)(推薦，也可以用C語(yǔ)言寫(xiě)，然后再精簡(jiǎn)為匯編語(yǔ)言)，不能有堆棧的操作，代碼不能超過(guò)2 KB。

1 硬件設(shè)計(jì)
(1)系統(tǒng)主芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
首先簡(jiǎn)單介紹一下MSP430F149的內(nèi)部存儲(chǔ)地址結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，這樣有助于對(duì)它進(jìn)行IAP的升級(jí)設(shè)計(jì)。

由圖1可以看出，ROM和RAM同一個(gè)地址空間，尋址空間為64 KB，采用馮?諾依曼結(jié)構(gòu)，使用一組地址數(shù)據(jù)總線(xiàn)，地址為0000H～FFFFH，RAM地址區(qū)域?yàn)?200H～09FFH，代碼區(qū)ROM為1000H～FFFF。
(2)外擴(kuò)的Flash芯片結(jié)構(gòu)
為了能夠?qū)⒁?jí)的文件(一般是IAR編譯出來(lái)后，要經(jīng)過(guò)第三方軟件換為二進(jìn)制文件)先保存在一個(gè)地方，系統(tǒng)必須外擴(kuò)1片F(xiàn)lash(當(dāng)然也可是其他介質(zhì))。由于MSP430F149系列單片機(jī)的SPI接口有2個(gè)，因此選擇了具有SPI接口的Flash芯片，如SST25VF016(16 Mb)等系列。該芯片電壓為2．7～3．6 V，剛好符合MSP系列單片機(jī)低功耗電壓的要求，操作指令非常簡(jiǎn)單。外擴(kuò)Flash硬件框圖如圖2所示。根據(jù)保存數(shù)據(jù)的要求，可以設(shè)計(jì)為多片，使保存的空間更多。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)好存放升級(jí)文件的首地址和該文件的大小。在MSP430F149系列中，該文件一般大小為64 KB。
(3)存儲(chǔ)空間地址劃分
為了能詳細(xì)清晰的說(shuō)明，可以把HEX文件保存在SST25VF016的開(kāi)頭地址上，即地址從0x000000～0x010000即可。當(dāng)然也可以根據(jù)項(xiàng)目要求，自定義空間地址。

2 通信傳輸
對(duì)于如何將編譯好的可執(zhí)行文件(BIN文件)從第三方下載到相應(yīng)的外擴(kuò)存儲(chǔ)空間里，這里主要推薦幾款無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程升級(jí)方案：
①無(wú)線(xiàn)GPRS方案，優(yōu)點(diǎn)是可以遠(yuǎn)程控制下載；缺點(diǎn)是GPRS需要收費(fèi)，而且是一卡對(duì)應(yīng)一設(shè)備(在即將解決費(fèi)用問(wèn)題的同時(shí)，這也許是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì))。