dsPIC33F單片機的程序升級探討
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引言
實(shí)際應用中，由于客戶(hù)需求變化或程序BUG修改等原因，經(jīng)常出現需要使單片機應用程序升級的情況，本文利用dsPIC33F單片機運行時(shí)的自編程(Run-Time Serf-Programming，RTSP)特性，實(shí)現了基于該單片機應用程序的升級功能。
1 基本原理
dsPIC33F系列單片機提供了兩種方式用于對其內部程序存儲器進(jìn)行編程：在線(xiàn)串行編程(In-Circuit Serial Programming，ICSP)和運行時(shí)自編程(Run-TimeSelf-Programming，RTSP)。ICSP使用5根線(xiàn)對單片機編程，主要用于產(chǎn)品調試或生產(chǎn)過(guò)程中，顯然不適合用于產(chǎn)品運行時(shí)的程序升級。RTSP是通過(guò)使用TBLRD(表讀)和TBLWT(表寫(xiě))指令來(lái)完成的，使用RTSP可以一次將64條指令(192 B)的塊(或“行”)或單個(gè)程序存儲字寫(xiě)入程序存儲器，也可以一次擦除512條指令(1 536 B)的塊(或“頁(yè)”)，由于該方法采用程序指令實(shí)現了自編程，可應用于產(chǎn)品運行時(shí)的程序升級，因此本文采用RTSP方法實(shí)現基于dsPIC33F系列單片機的應用程序升級功能。程序升級的實(shí)質(zhì)是對程序存儲器內容的更新，所以有必要先了解一下dsPIC33F單片機的程序存儲器內部結構。
1.1 dsPIC33F單片機的程序存儲器內部結構
dsPIC33F單片機的程序存儲器結構如圖1所示。一般情況下，“復位地址”的內容為全0，單片機復位后均從程序存儲器地址0的位置上開(kāi)始執行，即從圖1中的“GOTO指令”位置開(kāi)始執行。在這里存放了一個(gè)跳轉指令，直接指向用戶(hù)程序的首址，默認情況下該位置的指令為“GOTO 0x200”，即默認跳轉到首址為0x200的用戶(hù)程序(圖1中的“用戶(hù)程序存儲空間”)開(kāi)始執行。dsPIC33F單片機具有2個(gè)中斷向量表，即“中斷向量表”和“備用中斷向量表”，地址分別從0x000004～0x0000FF和0x000100～0x0001FF這兩個(gè)中斷向量表允許使用不同的中斷服務(wù)程序來(lái)處理每個(gè)中斷源。程序升級功能正是基于程序存儲器內部結構的以上特性而實(shí)現。
1.2 程序升級功能的實(shí)現流程
將圖1中的“用戶(hù)程序存儲空間”分為引導程序和應用程序2部分，如圖2(a)所示。引導程序用于引導用戶(hù)程序是進(jìn)入升級狀態(tài)，還是進(jìn)入正常運行狀態(tài)，若進(jìn)入升級狀態(tài)則接收新的程序數據，并更新程序存儲器的內容;若進(jìn)入正常運行狀態(tài)則程序跳轉到應用程序區。應用程序是為了實(shí)現產(chǎn)品功能而編寫(xiě)的程序，也就是本文所謂“程序升級”的對象。
實(shí)際應用中，將外部非易失性存儲器(如E2PROM)的某些存儲單元值當作是否進(jìn)行程序升級的標志(以下簡(jiǎn)稱(chēng)程序升級標志)。單片機上電或復位后首先執行“GOTO0x400”指令，即跳轉到引導程序。默認情況下程序升級標志是處于“正常運行”狀態(tài)下的，引導程序調用跳轉指令將用戶(hù)程序引導到應用程序區，若運行過(guò)程中發(fā)現服務(wù)器有新的應用程序版本或接收到服務(wù)器發(fā)來(lái)的升級程序命令時(shí)，單片機將程序升級標志設置為“程序升級”狀態(tài)，然后軟件復位單片機。這時(shí)程序再次跳轉到引導程序，根據程序升級標志，單片機進(jìn)入程序升級狀態(tài)，接收新的程序，并更新程序存儲器的內容，升級完成后，單片機將程序升級標志設置為“正常運行”狀態(tài)，然后再次軟件復位，此時(shí)單片機運行于新的應用程序中。
由于引導程序和應用程序都可能用到中斷，因此應用程序采用中斷向量表，引導程序采用備用中斷向量表，以執行各自相應的中斷服務(wù)子程序。值得注意的是，在圖2(a)中引導程序的首址為0x000400，這是因為dsPIC33F單片機執行一次擦除指令會(huì )擦除512條指令空間(即1“ 塊”，占用1 024個(gè)地址單元)，這意味著(zhù)程序升級必須以1 024(即0x400)為單位。同理，應用程序的首址必須為0x400的整數倍，本文采用0x00C800。
從以上基本原理的分析可看出，程序升級功能的實(shí)現主要就是引導程序的實(shí)現。
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