2020年03月04日 | LPC2148的IAP烧写程序

1 前言

继前面ADS简单程序编译分析后，得到了可以运行在ucos ii上面的相对独立编译的程序创建方法。下面就是研究如何把用户程序更新到高层的flash中（底层为ucos ii的程序）。

2 代码说明

参考LPC2148的数据手册，LPC2148支持IAP模式，即用户烧写方式。参考周立功的AN070701，iap-yingyong.pdf结合LPC21xx手册（周立功的手册对应的是LPC2300），自制了烧写函数。下面是详细的说明：

首先，参照资料，芯片通过向地址0x7FFFFFF1写入对应命令就能调用IAP烧写功能，这里不讨论芯片上电搬移程序代码的默认过程。在周立功资料里面说明了arm是如何切换到THUMB指令集工作状态的：

IAP 程序是Thumb 代码，位于地址0x7FFF FFF0。在ARM系统中实现状态转换的指令是“BX Addr”，目标地址Addr的最低位（bit0）仅来确定最终状态，实际的“目的地址= Addr & 0xFFFF FFFE”。

其实在前面的ADS简单程序编译分析已经讲解了BX汇编命令，即约定跳转指令如果最低位为1，则进入THUMB模式。这里将命令地址设计为0x7FFFFFF1则会进入THUMB模式。实际跳转到了0x7FFFFFF0。

此处需要在ADS中设置编译器的ARM C Complier里面ATPCS选项卡下面的ARM/Thumb Interworking，否则无法切换状态，也就无法执行IAP。

在ucos ii里面有如此的宏定义：

#define iap_entry(a, b)             ((void (*)())(0x7ffffff1))(a, b)

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也就是以函数形式调用IAP的入口。

在LPC21XXX的用户手册中说明，要求跳转到0x7FFFFFF1时，r0保存命令数组的地址，r1保存返回值的数组地址。那么在C语言中，约定了函数调用第一个参数存储在r0,第二个参数存储在了r1，因此可以用下面的方法实现一个IAP调用：

static unsigned long command[5], result[3];

unsigned long IAP_PREPARE(unsigned long start, unsigned long end)

{

    OS_ENTER_CRITICAL();

    command[0] = IAP_PREPARE_SECTOR;

    command[1] = start;

    command[2] = end;

    iap_entry(command, result);

    OS_EXIT_CRITICAL();

    return result[0];

}

这个例子中，command数组是传给r0的命令数组，r1是接收结果的命令数组，在C语言中，数组名即地址。OS_ENTER_CRITICAL()是让ucos ii 禁用中断，因为在烧写过程中不能够被中断，否则会产生错误。如果没有使用ucos可以不要这些命令。在command数组中，约定了相应的数组成员对应的功能，具体可以参见LPC21XXX用户手册。

在烧写或擦除扇区之前，必须用命令让对应扇区准备好。即上面程序的代码。而ARM的flash扇区不是等长的，参照数据手册，下面的代码可以通过地址返回对应的扇区号码，其他芯片也可以照此修改qita：

/*********************************

** 函数名称： get_sector

** 函数功能： 计算地址所在的扇区号。

** 入口参数： addr 地址

** 出口参数： sector 扇区号

**********************************/

static int get_sector(unsigned int addr)

{

    if(addr <= 0x000fff) return 0;

    if(addr <= 0x001fff) return 1;

    if(addr <= 0x002fff) return 2;

    if(addr <= 0x003fff) return 3;

    if(addr <= 0x004fff) return 4;

    if(addr <= 0x005fff) return 5;

    if(addr <= 0x006fff) return 6;

    if(addr <= 0x007fff) return 7;

    if(addr <= 0x00ffff) return 8;

    if(addr <= 0x017fff) return 9;

    if(addr <= 0x01ffff) return 10;

    if(addr <= 0x027fff) return 11;

    if(addr <= 0x02ffff) return 12;

    if(addr <= 0x037fff) return 13;

    if(addr <= 0x03ffff) return 14;

    if(addr <= 0x047fff) return 15;

    if(addr <= 0x04ffff) return 16;

    if(addr <= 0x057fff) return 17;

    if(addr <= 0x05ffff) return 18;

    if(addr <= 0x067fff) return 19;

    if(addr <= 0x06ffff) return 20;

    if(addr <= 0x077fff) return 21;

    if(addr <= 0x078fff) return 22;

    if(addr <= 0x079fff) return 23;

    if(addr <= 0x07afff) return 24;

    if(addr <= 0x07bfff) return 25;

    if(addr <= 0x07cfff) return 26;

    return 0xff;

}

本设计实现了IAP的三个功能，分别是准备扇区，擦除扇区，写扇区。下面分别说明：

2.1 准备扇区函数：

/******************************************************************************************

** 函数名称： IAP_PREPARE

** 函数功能： IAP 操作缓冲区选择，代码为50。

** 入口参数： start 起始扇区

** end 终止扇区

** 出口参数： IAP 操作状态码

** IAP 返回值（result 缓冲区）

******************************************************************************************/

unsigned long IAP_PREPARE(unsigned long start, unsigned long end)

{

    OS_ENTER_CRITICAL();

    command[0] = IAP_PREPARE_SECTOR;

    command[1] = start;

    command[2] = end;

    iap_entry(command, result);

    OS_EXIT_CRITICAL();

    return result[0];

}

返回的代码如果不是0则表示出错，具体含义可以参考数据手册。

2.2 擦除扇区函数：

/******************************************************************************************

** 函数名称： EraseSector

** 函数功能： 擦除扇区，命令代码52。

** 入口参数： start 起始扇区

** end 终止扇区

** 出口参数： IAP 操作状态码

** IAP 返回值（result 缓冲区）

******************************************************************************************/

unsigned long IAP_ERASER(unsigned long start,unsigned long end)

{

    OS_ENTER_CRITICAL();

    command[0] = IAP_ERASE_SECTOR; // 设置命令字

    command[1] = start; // 设置参数

    command[2] = end;

    command[3] = IAP_FCCLK;

    iap_entry(command, result); // 调用IAP 服务程序

    OS_EXIT_CRITICAL();

    return(result[0]); // 返回状态码

}

这里的FCCLK要根据自身的芯片设置修改，单位是KHz。

2.3 写入扇区函数

/******************************************************************************************

** 函数名称： IAP_COPY

** 函数功能： 复制RAM 的数据到FLASH，命令代码51。

** 入口参数： dst 目标地址，即FLASH 起始地址，以256 字节为分界

** src 源地址，即RAM 地址，地址必须字对其

** no 复制字节个数，为256/512/1024/4096

** 出口参数： IAP 操作状态码

** IAP 返回值（result 缓冲区）

******************************************************************************************/

unsigned long IAP_COPY(unsigned long dst, unsigned long src, unsigned long no)

{

    OS_ENTER_CRITICAL();

    command[0] = IAP_COPY_RAM_TO_FLASH;

    command[1] = dst;

    command[2] = src;

    command[3] = no;

    command[4] = IAP_FCCLK;

    iap_entry(command, result);

    OS_EXIT_CRITICAL();

    return(result[0]); // 返回状态码

}

这里的FCCLK要根据自身的芯片设置修改，单位是KHz。 

此外要特别说明，写入扇区的函数不是一次写入整个扇区，而是可以分段重复写入多个位置，比如第一次写入前256个字节，然后再次继续写入1024字节，只需要遵守地址对齐要求以及写入字数为256的倍数即可。此外，在参考资料中写明，保存在内存中的待烧写内容必须是在片内RAM中，在我的应用中所有变量定义都是在RAM中没有问题，如果有片外内存或者使用了USB栈等其他片上空间的话，需要注意这一点。

3 附录

下面是完整的IAP函数文件：

#define iap_entry(a, b)             ((void (*)())(0x7ffffff1))(a, b)

#define IAP_PREPARE_SECTOR      50

#define IAP_COPY_RAM_TO_FLASH   51

#define IAP_ERASE_SECTOR        52

#define IAP_FCCLK               Fcclk / 1000;//(填写自己的主频)

/******************************************************************************************

** 函数名称： IAP_PREPARE

** 函数功能： IAP 操作缓冲区选择，代码为50。

** 入口参数： start 起始扇区

** end 终止扇区

** 出口参数： IAP 操作状态码

** IAP 返回值（result 缓冲区）

******************************************************************************************/

static unsigned long command[5], result[3];

unsigned long IAP_PREPARE(unsigned long start, unsigned long end)

{

    OS_ENTER_CRITICAL();

    command[0] = IAP_PREPARE_SECTOR;

    command[1] = start;

    command[2] = end;

    iap_entry(command, result);

    OS_EXIT_CRITICAL();

    return result[0];

}

/******************************************************************************************

** 函数名称： EraseSector

** 函数功能： 擦除扇区，命令代码52。

** 入口参数： start 起始扇区

** end 终止扇区

** 出口参数： IAP 操作状态码

** IAP 返回值（result 缓冲区）

******************************************************************************************/

unsigned long IAP_ERASER(unsigned long start,unsigned long end)

{

    OS_ENTER_CRITICAL();

    command[0] = IAP_ERASE_SECTOR; // 设置命令字

    command[1] = start; // 设置参数

    command[2] = end;

    command[3] = IAP_FCCLK;

    iap_entry(command, result); // 调用IAP 服务程序

    OS_EXIT_CRITICAL();

    return(result[0]); // 返回状态码

}

/******************************************************************************************

** 函数名称： IAP_COPY

** 函数功能： 复制RAM 的数据到FLASH，命令代码51。

** 入口参数： dst 目标地址，即FLASH 起始地址，以256 字节为分界

** src 源地址，即RAM 地址，地址必须字对其

** no 复制字节个数，为256/512/1024/4096

** 出口参数： IAP 操作状态码

** IAP 返回值（result 缓冲区）

******************************************************************************************/

unsigned long IAP_COPY(unsigned long dst, unsigned long src, unsigned long no)

{

    OS_ENTER_CRITICAL();

    command[0] = IAP_COPY_RAM_TO_FLASH;

    command[1] = dst;

    command[2] = src;

    command[3] = no;

    command[4] = IAP_FCCLK;

    iap_entry(command, result);

    OS_EXIT_CRITICAL();

    return(result[0]); // 返回状态码

}

/*********************************

** 函数名称： get_sector

** 函数功能： 计算地址所在的扇区号。

** 入口参数： addr 地址

** 出口参数： sector 扇区号

**********************************/

static int get_sector(unsigned int addr)

{

    if(addr <= 0x000fff) return 0;

    if(addr <= 0x001fff) return 1;

    if(addr <= 0x002fff) return 2;

    if(addr <= 0x003fff) return 3;

    if(addr <= 0x004fff) return 4;

    if(addr <= 0x005fff) return 5;

    if(addr <= 0x006fff) return 6;

    if(addr <= 0x007fff) return 7;

    if(addr <= 0x00ffff) return 8;

    if(addr <= 0x017fff) return 9;

    if(addr <= 0x01ffff) return 10;

    if(addr <= 0x027fff) return 11;

    if(addr <= 0x02ffff) return 12;

    if(addr <= 0x037fff) return 13;

    if(addr <= 0x03ffff) return 14;

    if(addr <= 0x047fff) return 15;

    if(addr <= 0x04ffff) return 16;

    if(addr <= 0x057fff) return 17;

    if(addr <= 0x05ffff) return 18;

    if(addr <= 0x067fff) return 19;

    if(addr <= 0x06ffff) return 20;

    if(addr <= 0x077fff) return 21;

    if(addr <= 0x078fff) return 22;

    if(addr <= 0x079fff) return 23;

    if(addr <= 0x07afff) return 24;

    if(addr <= 0x07bfff) return 25;

    if(addr <= 0x07cfff) return 26;

    return 0xff;

}