MSP43F149系列單片機的IAP功能設計

　TI公司的MSP430系列單片機是具有很高實(shí)用性?xún)r(jià)值的產(chǎn)品，在許多領(lǐng)域得到廣泛的應用，特別是它的超級低功耗特性，是目前所有其他單片機無(wú)法比擬的。IAP(InApplication Programming)是用戶(hù)自己的程序在運行過(guò)程中對用戶(hù)Flash的部分區域進(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)預留的通信口對產(chǎn)品中的固件程序進(jìn)行更新升級。

　　要實(shí)現IAP功能，通常需要在設計固件程序時(shí)編寫(xiě)兩個(gè)項目代碼：第一個(gè)項目程序不執行正常的功能操作，而只是通過(guò)某種通信管道(如USB、USART、一些無(wú)線(xiàn)設備)接收程序或數據(可執行HEX文件)，執行對第二部分代碼的更新；第二個(gè)項目代碼才是真正的功能代碼。這兩部分項目代碼同時(shí)燒錄在用戶(hù)Flash中，當芯片上電后，首先是第一個(gè)項目代碼開(kāi)始運行，再去更新第二段代碼。

　　根據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Flash的燒寫(xiě)，這樣才能達到升級的目的。以下將詳細介紹如何進(jìn)行IAP升級設計。

　　系統設計的總體構想是，通過(guò)無(wú)線(xiàn)的方式，將需要升級的二進(jìn)制文件直接下載到相應的地址空間，然后讓單片機系統自動(dòng)執行IAP升級。

　　這里的重點(diǎn)是要編寫(xiě)一個(gè)“螞蟻搬家”代碼，因為它不是在MSP4 30F149片內Flahs區里運行的，而是在設定的RAM區運行。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 硬件設計

　　(1)系統主芯片的內部結構

　　首先簡(jiǎn)單介紹一下MSP430F149的內部存儲地址結構圖，如圖1所示，這樣有助于對它進(jìn)行IAP的升級設計。

　　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?諾依曼結構，使用一組地址數據總線(xiàn)，地址為0000H～FFFFH，RAM地址區域為0200H～09FFH，代碼區ROM為1000H～FFFF。

　　(2)外擴的Flash芯片結構

　　為了能夠將要升級的文件(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，系統必須外擴1片Flash(當然也可是其他介質(zhì))。由于MSP430F149系列單片機的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系列單片機低功耗電壓的要求，操作指令非常簡(jiǎn)單。外擴Flash硬件框圖如圖2所示。根據保存數據的要求，可以設計為多片，使保存的空間更多。在軟件設計時(shí)，設計好存放升級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)存儲空間地址劃分

　　為了能詳細清晰的說(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。當然也可以根據項目要求，自定義空間地址。

　　2 通信傳輸

　　對于如何將編譯好的可執行文件(BIN文件)從第三方下載到相應的外擴存儲空間里，這里主要推薦幾款無(wú)線(xiàn)遠程升級方案：

　?、贌o(wú)線(xiàn)GPRS方案，優(yōu)點(diǎn)是可以遠程控制下載；缺點(diǎn)是GPRS需要收費，而且是一卡對應一設備(在即將解決費用問(wèn)題的同時(shí)，這也許是未來(lái)發(fā)展的趨勢)。

　?、诩t外線(xiàn)方案，現在很多的PDA都帶有該功能，在該單片機的系統加接一個(gè)紅外模塊，并且在PDA上寫(xiě)個(gè)小軟件，就可以輕松地將升級文件下載到外擴的Flash指定的位置；缺點(diǎn)是需要人員到現場(chǎng)作業(yè)。

　?、鬯{牙技術(shù)方案，這個(gè)技術(shù)和紅外線(xiàn)技術(shù)類(lèi)似，優(yōu)點(diǎn)是數據傳輸沒(méi)有方向性，速度較紅外線(xiàn)快得多。

　　其他不一一介紹，希望讀者能有更多的升級方案。為了簡(jiǎn)要說(shuō)明，這里用紅外線(xiàn)方案作為下載升級軟件的媒體介質(zhì)，其他無(wú)線(xiàn)或者有線(xiàn)的媒體介質(zhì)，其原理都一樣，讀者可以根據自己的項目自行選擇。

　　3 軟件設計

　　首先假設已經(jīng)將要升級的文件下載到相應的外擴Flash中了，對于整個(gè)IAP程序的設計，分為兩個(gè)部分：第一，先編寫(xiě)“螞蟻搬家”程序，即一字節一字節地從相應的外擴Flash地址(事先已經(jīng)定義好了)中搬移到片內Flash中(從0x1100開(kāi)始至0xFFFF)；第二，編寫(xiě)引導程序(COPY程序)，將“螞蟻搬家”程序拷貝到相應的RAM空間(0x0200)中，并將PC指向0x0200。系統升級程序流程如圖3所示。

　注意：從片外的Flash拷貝到片內Flash中時(shí)，一定要將60 KB全部拷貝完畢，否則系統將為不正常。最后要開(kāi)啟看門(mén)狗，復位，即PC從0x0000開(kāi)始?！拔浵伆峒摇背绦蛄鞒倘鐖D4所示。