基于NXP LPC2000的次級(jí)啟動(dòng)加載程序解析

本文雖然是針對(duì)NXP（恩智浦公司）的LPC2000系列，但使用IAP技術(shù)對(duì)內(nèi)部閃存進(jìn)行編程卻適用于幾乎所有的NXP ARM MCU系列，包括Cortex-M0 LPC1100以及Cortex-M3 LPC1300/1700等系列。
　　在大多數(shù)的LPC2000器件內(nèi)部，存在著一個(gè)被稱為“主啟動(dòng)加載程序（Primary Boot Loader）”的固件，它在每次上電或復(fù)位時(shí)被首先運(yùn)行。本文所講的“次級(jí)啟動(dòng)加載程序”實(shí)際上是一段用戶自己寫的代碼（燒寫在用戶閃存區(qū)），在執(zhí)行完主啟動(dòng)加載程序后被執(zhí)行，提供給用戶一個(gè)選擇，是繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前的應(yīng)用程序還是對(duì)當(dāng)前應(yīng)用程序進(jìn)行更新。
　　在應(yīng)用編程（In Application Programming， IAP）是指在用戶應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)，對(duì)內(nèi)部閃存執(zhí)行擦除或編程操作，它是對(duì)用戶代碼進(jìn)行升級(jí)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。
　　LPC2000 IAP介紹
　　扇區(qū)（Sector）
　　IAP操作都是基于“扇區(qū)（Sector）”的，這就意味著即使僅僅需要更新一個(gè)字節(jié)的代碼，也要將該字節(jié)所在的整個(gè)扇區(qū)擦除。因此，用戶應(yīng)該將待更新的代碼和其它代碼放在不同的扇區(qū)，以免誤擦除。
　　IAP的應(yīng)用領(lǐng)域
　　使用IAP技術(shù)，可以對(duì)用戶代碼進(jìn)行升級(jí)，也可以把內(nèi)部閃存當(dāng)成類似EEPROM來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　當(dāng)用戶應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)，用戶可以對(duì)程序的一部分進(jìn)行更新，就像在線升級(jí)病毒庫(kù)一樣，而不必將硬件電路斷電甚至將芯片取下來放到專門的編程器上去重新燒寫代碼。
　　當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用，可以減少PCB板面積、降低成本。由于作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的扇區(qū)會(huì)被擦除，因此不能將這些扇區(qū)和存放用戶應(yīng)用程序的扇區(qū)重疊。另外，閃存的擦除和編程次數(shù)也是有一定限制的，過于頻繁的擦除或編程會(huì)影響閃存的壽命。對(duì)于LPC2000芯片來說，至少可以穩(wěn)定擦寫十萬次，數(shù)據(jù)至少可以保存20年。
　　如何使用IAP
　　關(guān)于IAP的詳細(xì)說明、各種命令碼、返回碼和參數(shù)格式，可以參考LPC2000系列的用戶手冊(cè)。下面重點(diǎn)介紹一下如何使用IAP。
　　使用流程
　　圖1是使用IAP對(duì)閃存進(jìn)行擦寫和編程的基本步驟。
　　
　　定義系統(tǒng)參數(shù)：在調(diào)用IAP命令前，有一些參數(shù)必須事先設(shè)置好，這包括系統(tǒng)時(shí)鐘、IAP調(diào)用的入口地址、存放輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)的變量。
　　選擇扇區(qū)：在對(duì)任何扇區(qū)進(jìn)行擦除或編程前，必須選擇（準(zhǔn)備）這些扇區(qū)，當(dāng)然，也可以一次選擇多個(gè)扇區(qū)。
　　擦除扇區(qū)：在對(duì)閃存的指定扇區(qū)進(jìn)行編程前，必須先擦除這些扇區(qū)。如果這些扇區(qū)已經(jīng)被擦除，則不必再擦除了?？梢砸淮螌?duì)多個(gè)扇區(qū)進(jìn)行擦除。
　　編程扇區(qū)：在這個(gè)階段，數(shù)據(jù)將被從SRAM寫入閃存中的指定地址。這里有幾個(gè)要特別注意的地方：
　　● 只能將位于片內(nèi)SRAM內(nèi)的數(shù)據(jù)寫入片內(nèi)閃存;
　　● 位于片內(nèi)閃存的寫入地址必須是256字節(jié)對(duì)齊;
　　● 片內(nèi)SRAM必須位于局部總線（Local Bus），這就意味著有兩塊SRAM區(qū)域（供USB和以太網(wǎng)使用）內(nèi)的數(shù)據(jù)不能被直接寫入閃存;
　　● 一次寫入的字節(jié)數(shù)必須是256、512、1024或者4096。
　　數(shù)據(jù)校驗(yàn)：用戶不必自己寫程序每次對(duì)寫入的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，而是可以直接調(diào)用一個(gè)數(shù)據(jù)校驗(yàn)的IAP命令。
　　IAP過程中的中斷
　　在擦除和編程操作過程中，片內(nèi)閃存是不可訪問的，當(dāng)用戶程序啟動(dòng)執(zhí)行時(shí)，用戶閃存區(qū)域的中斷向量有效。在調(diào)用擦除和編程的IAP命令前，用戶應(yīng)當(dāng)關(guān)閉中斷或者確保中斷向量表在SRAM中有效并且中斷處理函數(shù)也位于SM中。