采用TCP協議實現ethernet bootloader
TCP/IP Stack
Microchip TCP/IP Stack是免費的，廣泛應用于PIC單片機中。由于有遠程更新程序的需求，我決定開發基于TCP協議的ethernet bootloader, 主要使用了Microchip TCP/IP Stack的TCP模塊。最終我開發出來的ethernet bootloader 在PIC18F97J60上驗證通過。整個實現上分兩部分，一部分是單片機端的基于TCP協議的bootloader程序，我將其命名為PhnBoot_v2.0, 另外一部分是PC端同樣基于TCP協議于單片機互動的通信程序，我將其命名為PhnLoader_v2.0。我還定義了PhnBoot_v2.0和PhnLoader_v2.0之間傳輸數據的通信協定。下面將細說我是如何實現的。
通信協定
單片機端PhnBoot_v2.0和PC端PhnLoader_v2.0之間的通信數據包采用以下協定
<STX><CMD><ADDRL><ADDRH><ADDRU><LEN><DATA>...<DATA><ETX>
定義如下:
STX - Start of packet indicator
ETX - End of packet indicator
LEN - The length of true data
DATA - General data 16 bytes, only first LEN of datas are true
CMD - Base command
ADDR - Address up to 24 bits ( ADDRL , ADDRH , ADDRH)
具體有以下Base command:
RD-VER: 0x00 -- Read Version Information (最終版本刪除了此命令)
RD_MEM： 0x01 -- Read Program Memory (最終版本刪除了此命令)
ER_MEM: 0x03 -- Erase Program Memory
WR_MEM： 0x02 -- Write Program Memory
WR_CFG： 0x04 -- Write Configuration Registers
PhnLoader_v2.0 功能
定義好了通訊協定, 接著就按照協定去實現PhnLoader_v2.0。 PhnLoader_v2.0的具體功能包括選擇IP地址，端口和協議類型, 目前只支持TCP協議, 建立TCP服務器，加載應用程序Hex文件，Parse 應用程序的Hex文件，一行一行解讀Hex文件，一旦收到連接請求，建立TCP連接，一旦收到應用程序跟新請求，立刻按照通訊協定采用TCP協議發送Hex記錄到單片機，接收單片機發送回來的Response，發送完畢后斷開TCP連接，發送期間出現問題就立馬結束發送。
PhnLoader_v2.0 主要代碼段
PhnLoader_v2.0是用C#實現的，是我在利用空余時間自學C#后寫的，上面提到的功能都實現了。
View Code
PhnLoader_v2.0 用戶界面
PhnBoot_v2.0 功能
在PhnLoader_v2.0完成后，接著就是完成PhnBoot_v2.0。 PhnBoot_v2.0主要功能就是使用Microchip的TCP/IP Stack建立TCP Client，發送連接請求，建立連接后發送更新應用程序請求，接收PhnLoader_v2.0傳送過來的Hex記錄。解讀Hex記錄中的啟始位，命名，地址，數據和結束位，將數據燒錄到指定的程序存儲器的位置上，然后通過ethernet返回Response消息給PC端PhnLoader_v2.0。
PhnBoot_v2.0 位置
PhnBoot_v2.0放置在程序存儲器的頭部，大小為0x4C00程序字。
Interrupt Vector Remap
由于PhnBoot_v2.0位于程序存儲器的頭部，需要對Interrupt Vector進行remap. 代碼如下。
- #define APP_START 0x4C00
- #define REMAPPED_APP_HIGH_INTERRUPT_VECTOR 0x4C08
- #define REMAPPED_APP_LOW_INTERRUPT_VECTOR 0x4C18
- #pragma code low_vector_section=0x018
- void low_vector (void)
- {
- _asm
- goto REMAPPED_APP_LOW_INTERRUPT_VECTOR
- _endasm
- }
- #pragma code high_vector_section=0x08
- void high_vector (void)
- {
- _asm
- goto REMAPPED_APP_HIGH_INTERRUPT_VECTOR
- _endasm
- }
PhnBoot_v2.0 主要代碼段
PhnBoot_v2.0 是用C語言寫的，Microchip 8-bit C Compiler--MCC18編譯的。
- switch (GenState)
- {
- case SM_HOME:
- ARPResolve(&Server.IPAddr);
- if (ARPIsResolved(&Server.IPAddr,&Server.MACAddr))
- {
- #ifdef STACK_USE_UDP
- MySock = UDPOpen(ClientPort,&Server,ServerPort);
- #endif
- #ifdef STACK_USE_TCP
- MySock = TCPOpen((DWORD)&Server, TCP_OPEN_NODE_INFO, ServerPort, 0);
- #endif
- if (MySock != INVALID_SOCKET)
- {
- tick = 0x4000;
- delay = BOOT_TIMEOUT;
- GenState++;
- }
- }
- else
- {
- tick--;
- if (tick==0)
- {
- tick = 0x4000;
- if (delay == 0)
- {
- delay = BOOT_TIMEOUT;
- GenState = SM_CLOSE;
- }
- delay--;
- }
- }
- break;
- case SM_READY:
- #ifdef STACK_USE_UDP
- if (UDPIsPutReady(MySock) > BUFFER_MAX)
- {
- UDPPutString(ok);
- UDPFlush();
- GenState++;
- }
- #endif
- #ifdef STACK_USE_TCP
- if (TCPIsConnected(MySock))
- {
- TCPPutString(MySock,ok);
- TCPFlush(MySock);
- GenState++;
- }
- #endif
- else
- {
- tick--;
- if (tick==0)
- {
- tick = 0x4000;
- if (delay == 0)
- {
- delay = BOOT_TIMEOUT;
- GenState = SM_CLOSE;
- }
- delay--;
- }
- }
- break;
- case SM_RESPONSE:
- #ifdef STACK_USE_UDP
- networkBytes = UDPIsGetReady(MySock);
- #endif
- #ifdef STACK_USE_TCP
- networkBytes = TCPIsGetReady(MySock);
- #endif
- if (networkBytes >= BUFFER_MAX)
- {
- #ifdef STACK_USE_UDP
- UDPGetArray(line_buffer, BUFFER_MAX);
- UDPDiscard();
- #endif
- #ifdef STACK_USE_TCP
- TCPGetArray(MySock,line_buffer,BUFFER_MAX);
- TCPDiscard(MySock);
- #endif
- if (line_buffer[0] == STX && line_buffer[BUFFER_MAX - 1] == ETX)
- {
- switch (line_buffer[CMD_INDEX])
- {
- case WR_MEM:
- EECON1 = PGM_WRITE;
- WriteMem();
- break;
- case WR_CFG:
- if (!last_block_written&&!CFG_NUM)
- {
- WriteStart();
- last_block_written = 1;
- ResetBlockBuffer();
- }
- CFG_NUM++;
- EECON1 = CFG_WRITE;
- WriteCfg();
- break;
- case ER_MEM:
- EECON1 = PGM_ERASE;
- EraseMem();
- break;
- case RUN_APP:
- if (!last_block_written)
- {
- WriteStart();
- last_block_written = 1;
- ResetBlockBuffer();
- }
- GenState++;
- default:
- break;
- }
- #ifdef STACK_USE_UDP
- if (UDPIsPutReady(MySock) >= BUFFER_MAX)
- {
- UDPPutArray(line_buffer, BUFFER_MAX);
- UDPFlush();
- }
- #endif
- #ifdef STACK_USE_TCP
- if (TCPIsPutReady(MySock) >= BUFFER_MAX)
- {
- TCPPutArray(MySock,line_buffer, BUFFER_MAX);
- TCPFlush(MySock);
- }
- #endif
- }
- }
- else
- {
- tick--;
- if (tick==0)
- {
- tick = 0x4000;
- if (delay == 0)
- {
- delay = BOOT_TIMEOUT;
- GenState = SM_CLOSE;
- }
- delay--;
- }
- }
- break;
- case SM_CLOSE:
- while (!TXSTAbits.TRMT);
- TXREG='>';
- #ifdef STACK_USE_UDP
- UDPClose(MySock);
- #endif
- #ifdef STACK_USE_TCP
- TCPDisconnect(MySock);
- #endif
- MySock = INVALID_SOCKET;
- _asm
- goto APP_START
- _endasm
- break;
- }
如何使用
1. 使用MCC18編譯PhnBoot_v2.0，
2. 使用pickit3燒錄PhnBoot_v2.0的Hex文件到目標板中。
3. 拔除pickit3燒錄器
4. 將目標板與PC的接入同一局域網，并設置PC的IP地址和目標板的IP地址為同一網域，打開PhnLoader_v2.0用戶界面，選擇IP, 端口，和通信協議。
5. 點擊PhnLoader_v2.0用戶界面上的“.."按鈕加載需要燒錄的應用程序Hex文件 (注意：由于PhnBoot_v2.0占用了程序存儲器頭部0x4C00程序字，所以應用程序編譯需要設置Code offset為0x4C00)。
6. 重啟目標板，接著立刻在PhnLoader_v2.0界面上點擊Download按鈕。如果超時未點擊Download按鈕，目標板會自動跳轉到上次燒錄的應用程序中去。
7. 燒錄完畢，再次重啟目標板, 2秒后目標板開始正常運行應用程序。
之后每次更新應用程序，只需重復步驟 4 ~ 7 就可以了。
主要特性
本PIC ethernet bootloader有以下主要特性
1. 使用了Microchip免費的TCP/IP Stack，采用TCP協議。
2. C語言寫的，MCC18 編譯。
3. 非常容易移植。
4. 支持FLASH燒寫, 快速，占用空間小。
5. 不支持EEPROM燒寫。
6. 支持CONFIG BITS/IDLOC 燒寫。
