2019年04月27日 | LPC1788 IAP的实现及遇见的问题

参考网上的资料先学习了IAP实现的基本原理，结合自己板子的实际硬件资源，把芯片自带的512K内部Flash分为两部分，一部分为BootLoader实现IAP和应用程序的加载（跳转），另一部分是应用程序，升级的固件文件存放在外置的NandFlash系统中。为了把BootLoader做的更通用和漂亮一些，启用了RTX操作系统和Emwin，代码量大概在130K左右，因此，BootLoader放在了0~0x30000，应用放在了0x30000~0x80000。

芯片启动时首先运行BootLoader，BootLoader启动NandFlash文件系统，检查是否需要更新固件，NandFlash中放置了一个needup.bin文件，内容为空，只要存在needup.bin文件就说明需要升级，固件放在文件名为firmware.bin中。如果需要升级固件，启动固件升级进程，利用LPC1788的IAP功能，擦除扇区，将firmware.bin文件内容编程到0x30000开始的地方，然后跳转到0x8 0000运行APP。

如果不需要升级固件（没有needup.bin），则直接跳转到0x8 0000运行APP。

在跳转到0x8 0000开始运行APP前，首先判断一下0x80000处的数据（堆栈指针）是否在0x1000 0000~0x1000 FFFF，如果在范围里则为正确的APP，否则没有有效的APP，则不跳转到APP，直接进入到BootLoader程序。

为了防止在将固件文件写到内部Flash过程中出现问题，或固件本身就有问题，导致下载完成后不能正常运行，需要有一种直接进入BootLoader程序的方法，本系统有个按键，就设计为如果开机时按键被按下则直接进入到BootLoader而不加载APP应用，在BootLoader程序下启动USB、串口等进行固件的重新下载。

在实际编程的过程中出现了两个特殊的问题，经过努力查找问题最终得到了解决，下面将两个问题做个总结。

第一个问题是BootLoader程序调用LPC1788的IAP程序代码出现HardFault，在百度、Google各种查找，有一个人也出现类似的问题，但是并没有解决。最后不得已从main函数第一行开始防止IAP的测试代码，发现刚进main函数时调用IAP代码是不出错的，这就给我们一个启示，肯定是程序的某个地方触发了此问题。把IAP的测试代码往后放，放到while（1）前发现出现了HardFault，对这两个地方用仿真器进行跟踪，发现当代码停到两个调用代码前时，IAP所在（0x1FFF1FF0）的程序代码竟然不同。在后面停下时的代码明显的不对，好多mov r0, r0。为了找出来到底是哪句代码出了问题，从上到下一行一行的测试，最终找到了问题，原来在初始化EMC时修改了LPC_SC->MARB，是为了提高LCD占用总线的权限，设置LCD刷新拥有做高权限，数据访问次之，程序再次，其余最低。把这句话屏蔽后，采用缺省的总线仲裁设置后，能够正常的调用IAP。也许出现这种情况的可能性不高，但自己趟过的坑能告诉别人，让别人免走弯路也是一件好事。

第二个问题是从BootLoader跳转到APP时，APP并不能正常的运行。代码也是按照正常的跳转处理的，读取0x30000处的4个字节设置MSP（堆栈指针），将把0x30004的4个字节装入PC进行跳转，APP程序也正确设置了终端向量到0x30000。由于在BootLoader程序中看不到跳转后的源代码，但结合APP的map文件大致能知道程序运行到了哪个函数，用仿真器一直跟踪跳转后的汇编代码，发现程序也是最终停在了HardFault。用仿真器直接调试APP程序，要设置仿真器的初始化文件，如下图所示。其中runflash.ini文件内容如下：

SP = _RDWORD(0x00030000);           // Setup Stack Pointer

PC = _RDWORD(0x00030004);           // Setup Program Counter

其实就是设置仿真器进入调试状态是把MCU的SP和PC从哪里装载值，这个从BootLoader跳转的代码作用是一样的。进入调试状态，整个APP能够正常运行。这就说明我们在跳转到APP时，由于BootLoader本身已经设置了很多寄存器，导致APP的初始化过程和现有的寄存器设置有冲突。网上资料显示一定要关闭中断，在跳转前加了关全局中断的代码，不管用。又说要把RCC和NVIC复位，做了也不太管用。后来经过思考，最好的解决方法是BootLoader跳转到APP时把MCU做软复位，然后在执行尽量少的代码的情况下进行跳转，这样BootLoader的影响就很小，几乎等同于直接运行APP程序，能够尽早的把控制权交给APP程序。

软复位的代码还是比较好做的，如下：

__set_FAULTMASK(1);

NVIC_SystemReset();

while(1);

经测试也好用，现在的问题是等MCU重新启动后，如何判断是为了进APP的软重启还是用户断电后的硬启动，这个可以通过读取复位源标识寄存器（RSID—0x400F C180） 确定，如果此寄存器的第4位SYSRESET置位，说明处理器由于系统请求复位而被复位。但是在BootLoader的界面中也有一个复位按钮，也是通过这个方式重启的，这样就不能完全区分出来了。

为了解决这个问题，就在思考有哪些信息能够重启而不会丢失呢？写文件肯定是可以的，但为了让BootLoader尽快进入APP不能加载文件系统。写EEPROM肯定也是可以的，但是EEPROM被APP用了。还有个能用的就是RTC的通用寄存器，LPC1788有4个RTC通用寄存器（GPREG0~GPREG4–地址 0x4002 4044~0x4002 4054），这类寄存器可在主电源断开时保存重要的信息。芯片复位时，不会影响到这些寄存器中的值。而我们的APP正好也没有用到这四个寄存器，就选用其中的GPREG0保存重启的原因。

剩下的工作就简单了，需要跳转到APP时将GPREG0的值置为1，然后软重启。BootLoader程序在SystemInit函数（MCU启动后执行的第一段代码）中加入判断GPREG0的值的代码，如果GPREG0的值为0正常继续启动BootLoader，如果值为1直接跳转到APP。

经过测试发现此方法可行，能够很顺利的从BootLoader跳转到APP。