基于PIC單片機的應(yīng)用程序升級方法

實際應(yīng)用中，將外部非易失性存儲器(如E2PROM)的某些存儲單元值當作是否進行程序升級的標志(以下簡稱程序升級標志)。單片機上電或復(fù)位后首先執(zhí)行“GOTO0x400”指令，即跳轉(zhuǎn)到引導(dǎo)程序。默認情況下程序升級標志是處于“正常運行”狀態(tài)下的，引導(dǎo)程序調(diào)用跳轉(zhuǎn)指令將用戶程序引導(dǎo)到應(yīng)用程序區(qū)，若運行過程中發(fā)現(xiàn)服務(wù)器有新的應(yīng)用程序版本或接收到服務(wù)器發(fā)來的升級程序命令時，單片機將程序升級標志設(shè)置為“程序升級”狀態(tài)，然后軟件復(fù)位單片機。這時程序再次跳轉(zhuǎn)到引導(dǎo)程序，根據(jù)程序升級標志，單片機進入程序升級狀態(tài)，接收新的程序，并更新程序存儲器的內(nèi)容，升級完成后，單片機將程序升級標志設(shè)置為“正常運行”狀態(tài)，然后再次軟件復(fù)位，此時單片機運行于新的應(yīng)用程序中。
由于引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序都可能用到中斷，因此應(yīng)用程序采用中斷向量表，引導(dǎo)程序采用備用中斷向量表，以執(zhí)行各自相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序。值得注意的是，在圖2(a)中引導(dǎo)程序的首址為0x000400，這是因為dsPIC33F單片機執(zhí)行一次擦除指令會擦除512條指令空間(即1“ 塊”，占用1 024個地址單元)，這意味著程序升級必須以1 024(即0x400)為單位。同理，應(yīng)用程序的首址必須為0x400的整數(shù)倍，本文采用0x00C800。
從以上基本原理的分析可看出，程序升級功能的實現(xiàn)主要就是引導(dǎo)程序的實現(xiàn)。

2 引導(dǎo)程序的實現(xiàn)
2．1 程序流程
進入引導(dǎo)程序后，程序的執(zhí)行流程如下：
(1)初始化電路板，包括單片機的工作頻率、外圍接口等，尤其要注意啟用單片機的“備用中斷向量表”。因為dsPIC33F單片機復(fù)位后默認啟用“中斷向量表”，而由基本原理的說明可看出，引導(dǎo)程序必須采用“備用中斷向量表”。
(2)判斷程序走向，通過程序升級標志判斷是跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序，還是執(zhí)行程序升級流程。
(3)若程序升級標志為“正常運行”，則調(diào)用GOTO指令跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序。
(4)若程序升級標志為“程序升級”，則執(zhí)行程序升級流程，這是引導(dǎo)程序的重點。
程序升級按“塊”更新，每“塊”包含1 024個存儲單元(以字為單位)，即每幀數(shù)據(jù)需包含2 048個字節(jié)的程序代碼。在更新程序時并不是簡單地用接收到的新程序代碼覆蓋舊程序，對于一些特殊幀需特殊處理，通過對比應(yīng)用程序編譯后的程序存儲器結(jié)構(gòu)與實際應(yīng)用中的程序存儲器結(jié)構(gòu)可以很好地理解這點。圖2(a)所示為實際應(yīng)用中的程序存儲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)；(b)為應(yīng)用程序編譯后的程序存儲器結(jié)構(gòu)。通過對比這兩張圖可以看出，“GOTO指令”、“備用中斷向量表”、“引導(dǎo)程序”這些區(qū)間的程序不能直接覆蓋，若“GOTO指令”被覆蓋，則程序升級后程序直接跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序，不會執(zhí)行引導(dǎo)程序；若“備用中斷向量表”被覆蓋，則引導(dǎo)程序中的中斷服務(wù)程序無法執(zhí)行；若“引導(dǎo)程序”區(qū)間的內(nèi)容被覆蓋，則引導(dǎo)程序被清空，顯然會帶來災(zāi)難性的后果。因此對于第1幀數(shù)據(jù)需特別處理，該幀數(shù)據(jù)對應(yīng)程序存儲器第1塊(地址為0～0x3FF)的內(nèi)容，包含“GOTO指令”、“復(fù)位地址”、“中斷向量表”和“備用中斷向量表”的內(nèi)容，為了保證"GOTO指令”和“備用中斷向量表”的內(nèi)容不被修改，需要先讀出原“GOTO指令”和“備用中斷向量表”的內(nèi)容，替代接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中對應(yīng)位置的內(nèi)容，然后寫入程序存儲區(qū)的第1塊；對于第2幀到第50幀(0xe800／0x400)，這些是引導(dǎo)程序的內(nèi)容，顯然不能做任何修改，因此這幾幀數(shù)據(jù)接收后直接丟棄；從第51幀到最后一幀，這是應(yīng)用程序的內(nèi)容，也是真正要升級的內(nèi)容，所以可直接覆蓋舊內(nèi)容。程序升級后，將程序更新標志恢復(fù)為“正常運行”狀態(tài)，然后復(fù)位CPU，則經(jīng)引導(dǎo)程序又進入了新的應(yīng)用程序，從而實現(xiàn)了應(yīng)用程序的升級。
基于以上說明可得引導(dǎo)程序的詳細流程如圖3所示。