MSP430程序升級方案

　　對MSP430系列單片機進(jìn)行編程的方式有以下3種：利用JTAG接口，利用BSL固件和利用用戶(hù)自定義的升級固件。由于利用自定義升級固件進(jìn)行程序升級的方式比較靈活，且用途廣泛，因此本文將對其作重點(diǎn)介紹。

　　1 利用JTAG接口

　　MSP430系列的單片機都集成了JTAG接口，該接口實(shí)現了遵循IEEE STD1149．1規定的測試訪(fǎng)問(wèn)端口狀態(tài)機（TAP Controller）。它使用一個(gè)4線(xiàn)串行接口（TEST用于引腳較少的芯片）。數據或指令從TDI（測試數據輸入）移入；串行數據從TDO（測試數據輸出）移出；TCK（測試時(shí)鐘）作為時(shí)鐘信號輸入；TMS（測試模式選擇）信號控制TAP控制器的狀態(tài)。利用該接口可移入指令和數據，從而控制目標芯片的地址線(xiàn)和數據線(xiàn)，達到讀／寫(xiě)目標芯片Flash和仿真調試的目的。另外，TI公司推出了新型的調試接口——SPY-BI-WIRE。它采用兩線(xiàn)制，一根為數據線(xiàn)（雙向），另一根為時(shí)鐘線(xiàn)。

　　利用該接口的優(yōu)點(diǎn)是，無(wú)須設計額外的電路和程序，采用仿真器即可下載程序。缺點(diǎn)是一旦用戶(hù)為了保證代碼的安全，燒斷了JTAG的熔絲，那么就永久性地破壞了該接口，也就不能再使用該接口了。

　　2 利用BSL固件

　　BSL是Bootstrap Loader的縮寫(xiě)，中文名稱(chēng)是“程序裝載器”。它實(shí)質(zhì)是固化在芯片中的一段通信程序（占用OC00h～1000h的地址空間），利用它可實(shí)現對Flash的擦除和讀／寫(xiě)。由于它是固化在芯片中的，因此不必擔心被更改或丟失。

　　該接口使用5根線(xiàn)：GND、TX（P1．1／P1．0）、RX（P2．2／P1．1）、RST和TCK（TEST）。在RST和TCK（TEST）上加特定的電平時(shí)序信號，即可啟動(dòng)BSL程序，從而實(shí)現與目標芯片的通信。通信的字符格式是8個(gè)數據位、1個(gè)停止位和1個(gè)偶校驗位。起始波特率為9 600 bps（BSL 1．6版本可更改為38 40O bps）。BSL協(xié)議要求首先接收一個(gè)80h字符用于同步時(shí)鐘；然后發(fā)送應答字符90h；最后接收8個(gè)字符，并根據命令跳轉到相應的處理例程。BSL程序的C語(yǔ)言描述如下：

　　其實(shí)現細節可能因版本不同而有所變化。若用戶(hù)想利用它來(lái)實(shí)現程序升級，則可見(jiàn)參考文獻［2］和［3］。利用BSL程序進(jìn)行升級，優(yōu)點(diǎn)是節省代碼空間，用戶(hù)無(wú)須實(shí)現自己的升級固件，而且現在已有很多現成的BSL升級工具；缺點(diǎn)是須預留BSL接口，且需要現場(chǎng)接線(xiàn)。

　　3 利用用戶(hù)自定義升級固件

　　MSP430系列單片機的Flash存儲器模塊是一個(gè)可獨立操作的物理存儲單元。全部模塊安排在同一個(gè)線(xiàn)性地址空間中，存儲器被分為多個(gè)512字節的段（信息段大小為128／64字節）。各段可單獨擦除，并且在正常工作電壓下程序可對Flash進(jìn)行擦寫(xiě)操作，因此特別適合在線(xiàn)程序升級（In Systerrl Programming）。

　　自定義升級固件就是在程序中內置一段用于升級應用程序的代碼，即可利用現有通信接口進(jìn)行遠程代碼的升級。其實(shí)現原理是在目標芯片中放置兩段代碼：一段為應用程序；另一段為升級程序。兩者的地址段不重疊，這樣就可以利用升級程序擦除應用程序，并寫(xiě)入新的代碼。

　　3．1 引導程序

　　復位后先進(jìn)入引導程序，由它來(lái)決定進(jìn)入升級程序或應用程序。引導程序的意義在于當應用程序不存在或出現錯誤時(shí)能直接進(jìn)入升級程序，從而保證若升級不成功則可進(jìn)行再次升級。

　　引導程序的描述如下：

　　其中：ResetVectorvalid（）函數用于檢測應用程序是否存在或是否有效。實(shí)現可以檢測EnterApplication的入口地址是否合法，一種簡(jiǎn)單的實(shí)現是：

　　#define ResetVectorValid（） （RcsctVector！=FFFF）

　　其中：ResetVetor為應用程序的入口地址，該地址通常放在一個(gè)固定的地址中，升級程序后再修改該入口地址。Application（）為應用程序，它若正常執行則不會(huì )返回，只有在接收到升級指令后才返同?？稍贏(yíng)pplication（）中使用return語(yǔ)句進(jìn)入升級程序。

　　Updata（）為升級程序，其入口處必須加檢測指令，以確認正常進(jìn)入升級程序。進(jìn)入升級程序后，通信端應先發(fā)送擦除指令，擦除原有代碼；然后發(fā)送升級代碼更新Flash。如果具有外部擴展存儲器或用戶(hù)程序較小，那么可先接收整個(gè)程序段，若校驗正確再寫(xiě)入，這樣可靠性會(huì )更高。

　　這里有個(gè)策略就是，最先擦除包含ResetVector的塊，最后寫(xiě)入Resetvector的值，這樣可以盡量保證不會(huì )進(jìn)入不完整的應用程序。

　　3.2 應用程序的編寫(xiě)

　　應用程序的編寫(xiě)投有大的變化，只需在通信協(xié)議中加入自定義的一個(gè)升級命令，以進(jìn)入升級程序。另外，須更改鏈接文件（*.XCL），指定應用程序的地址范圍。地址范圍為2500h～F7DCh的應用程序如下（用／／注釋掉的為默認設置）：

　　修改完畢后將該文件添加到工程中。編譯后的代碼即可作為升級代碼。

　　3．3 升級程序的編寫(xiě)

　　新建一個(gè)工程，按上述方法將升級代碼定位到與應用程序不重疊的區域（如F800h～FFFFh），此時(shí)不修改：一Z（CONST）INTVEC=FFE0-FFFF

　　在升級程序中，將除復位中斷外的所有中斷映射到應用程序中。一種方法是嵌入匯編，采用匯編的定位指令ORG；另一種是寫(xiě)15個(gè)中斷映射函數。例如：

　　//重新映射中斷向量地址

　　另外也可采用動(dòng)態(tài)確定中斷入口地址的方法，即將中斷向量地址放入約定好的RAM中。例如：

　　然后在應用程序中進(jìn)行中斷向量的映射，例如：mtvecl［TIMERA0_VECTOR/2］=Timer_A_O；即在TIMERA0中斷時(shí)執行Timer_A_0（）函數。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可在運行時(shí)動(dòng)態(tài)決定中斷函數的入口，如高級語(yǔ)言中的虛函數（Virtual Function）。

　　這兩個(gè)函數塊編寫(xiě)完畢后即可進(jìn)行工程測試。

　　3.4 應用程序與升級程序同時(shí)完成

　　如果需要兩個(gè)函數在一個(gè)工程里完成，那么除了修改鏈接文件外，還須注意以下幾點(diǎn)：

　?、賹⑸壋绦虻乃泻瘮刀ㄎ坏缴U程序空間，即在甬數前面加如下定位指令：

　　#pragma locanon=“UPDATECODE” //UPDATECODE為升級程序所在段的名稱(chēng)

　?、谛薷暮瘮捣祷卣{用的例程。當函數返回時(shí)會(huì )調用彈出寄存器的默認例程，而這些例程可能并不在升級程序的地址空問(wèn)內。一種解決方法是利用編譯環(huán)境生成的LST文件（匯編代碼），逐個(gè)修改函數返回時(shí)調用的彈出寄存器例程，即可保證兩者代碼獨立。這樣做的缺點(diǎn)是每次更改C語(yǔ)言代碼后，須重新修改匯編代碼，比較繁瑣。另一種方法是考慮到升級程序的工作就是接收和發(fā)送數據，一般無(wú)須使用中斷。這樣就可以在升級函數前加入一monitor編譯指令．指明該函數為原子操作。這類(lèi)函數入口處先壓入SR并禁止中斷，返回時(shí)使用RETI返回。此時(shí)編譯器并不調用例程彈出保存的寄存器，而是根據進(jìn)棧情況逐個(gè)彈出寄存器。

　?、鄹膕witch語(yǔ)句。使用switch語(yǔ)句時(shí)編譯器也會(huì )產(chǎn)生默認例程調用。很難屏蔽掉，故只有將switch修改為多個(gè)判斷語(yǔ)句。

　　結語(yǔ)

　　本文對MSP430列單片機的升級方案進(jìn)行了詳細介紹，讀者只須按照一定步驟，即可輕松實(shí)現遠程程序升級，這在實(shí)際應用中具有重要意義；而且本文的升級方法并不僅限于MSP430系列，也可應用到類(lèi)似的單片機系列中。