AT91SAM7xx 系列是Atmel 公司推出的基于ARM7內(nèi)核的32位MCU。用戶代碼編譯在Thumb 模式下可獲得16位指令寬度，從而節(jié)約內(nèi)部程序空間。目前這個(gè)系列芯片的內(nèi)部Flash空間范圍從32KB到256KB， RAM空間范圍是8KB 到 6?KB。除了SAM7S32外，這個(gè)系列的芯片都內(nèi)嵌有USB2.0全速通訊模塊。本文介紹的就是基于USB接口的用戶程序升級(jí)工具。

      我們知道 Atmel 公司為這個(gè)系列芯片提供了 SAM-BA 下載工具。這個(gè)工具在產(chǎn)品階段的應(yīng)用有一定的局限，就是為了啟動(dòng)芯片內(nèi)部的 SAM-BA 程序，用戶需要短接芯片的TST引腳到電源端，然后上電10秒鐘，再重新上電．本文介紹的Boot-loader 程序常駐在芯片內(nèi)部Flash空間，啟動(dòng)方法是用戶按住產(chǎn)品的一個(gè)特定的按鍵然后上電。這樣大大簡(jiǎn)化了產(chǎn)品固件的升級(jí)過(guò)程。

1 Boot-loader 在Flash中的位置

      為了在整個(gè)SAM7Sxx系列中通用同一個(gè)Boot-Loader程序，我們把它定位在Flash的低端位置偏移量為0x800至0x15ff位置，共占用3584個(gè)字節(jié)空間。相應(yīng)的用戶程序在鏈接時(shí)要避開(kāi)使用這段地址。筆者采用的是IAR編譯環(huán)境，需要修改鏈接目標(biāo)定位控制文件達(dá)到定位目標(biāo)文件的目的。以S256為例，需要修改at91SAM7S256_NoRemap.xcl 文件

      Boot-loader 的鏈接控制文件中需要修改的項(xiàng)目有:

-DROMSTART1=00 中斷向量表起始位置

-DROMEND1=3F 中斷向量表結(jié)束位置

-DROMSTART2=800 目標(biāo)程序起始位置

-DROMEND2=15FF 目標(biāo)程序結(jié)束位置

CODE, ICODE CONST 的定位同樣需要相應(yīng)的修改。

      Boot-loader 啟動(dòng)文件為Atmel提供(Cstartup.s79)，但需要作一定修改:

      RSEG ICODE:CODE:ROOT(2) 改為RSEG INTVEC:CODE:ROOT(2) 把異常向量表定位在0x00至0x3f.

      異常向量表的末端添加語(yǔ)句RSEG ICODE:CODE:ROOT(2) 把啟動(dòng)代碼定位在CODE段．

 用戶應(yīng)用項(xiàng)目需要修改at91SAM7S256_NoRemap.xcl文件中

-DROMSTART1=00 中斷向量表及啟動(dòng)代碼起始位置

-DROMEND1=7FF 中斷向量表及啟動(dòng)代碼結(jié)束位置

-DROMSTART2=1600 目標(biāo)程序起始位置

-DROMEND2=3FFFF 目標(biāo)程序結(jié)束位置

CODE, ICODE CONST 的定位同樣需要相應(yīng)的修改。以避免和Boot-Loader 地址重疊。

2 Boot-Loader 的實(shí)現(xiàn)

2.1 Boot-Loader 的啟動(dòng)

      上電復(fù)位后，PC指針首先指向Boot-Loader，Boot-Loader首先初始化IO口，然后判斷用戶有無(wú)按下啟動(dòng)Boot-Loader的按鍵。如果該鍵沒(méi)有被按下，同時(shí)Flash內(nèi)有用戶代碼，則跳到用戶程序入口。下面代碼是用匯編寫(xiě)用戶入口子程序。

PUBLIC EnterUser

CODE16

EnterUser:

ldr r1, = 0x15fc ; 0x15fc 保存用戶入口地址

ldr r0, [r1,#0]

bx r0

      如果用戶在上電時(shí)有按下該鍵，則運(yùn)行Boot-Loader 的主循環(huán)。

2.2 USB 驅(qū)動(dòng)

      USB驅(qū)動(dòng)采用HID類以省下開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序的需要．HID的報(bào)表采用如下結(jié)構(gòu)：

const char LoaderDescriptor[] = {

0x06, 0xA0, 0xFF, // 廠家定義用途

0x09, 0x01, // 廠家定義用途

0xA1, 0x01, // 報(bào)表集合：應(yīng)用

// The Input report

0x09, 0x03, // 廠家定義的報(bào)表ID

0x15, 0x00, // 邏輯最小值 (0)

0x26, 0xFF, 0x00, // 邏輯最大值(255)

0x75, 0x08, // 報(bào)表位寬(8 位)

0x95, 0x03, // 報(bào)表長(zhǎng)度(3 )

0x81, 0x02, // 輸入報(bào)表

// The Output report

0x09, 0x04, // 廠家定義的報(bào)表ID

0x15, 0x00, // 邏輯最小值 (0)

0x26, 0xFF, 0x00, // 邏輯最大值 (255)

0x75, 0x08, // 報(bào)表位寬

0x96, 0x04, 0x01, // 報(bào)表長(zhǎng)度(260 字節(jié))

0x91, 0x02, // 輸出報(bào)表

0xC0}; // 集合結(jié)束

      這樣PC下傳的數(shù)據(jù)報(bào)大小是260B，其中第一字節(jié)為寫(xiě)命令，第二，第三字節(jié)是用戶固件的頁(yè)地址（用戶固件需編譯為二進(jìn)制文件*.bin）．接下來(lái)是256字節(jié)的固件數(shù)據(jù)。

2.3 Flash 的操作

      把所有操作Flash的函數(shù)定義在RAM空間，例如：

__ramfunc int CFlash::Erase_All(void)

      因?yàn)镾AM7Sxx系列的Flash采用單層結(jié)構(gòu)，不允許程序在Flash上運(yùn)行的同時(shí)改寫(xiě)Flash的內(nèi)容, 所以要將操作Flash的程序放在RAM中運(yùn)行.

2.4 數(shù)據(jù)包的處理

      第一個(gè)數(shù)據(jù)包包含用戶啟動(dòng)代碼和異常向量表。Boot-Loader需要修改復(fù)位向量，并保存用戶入口地址（偽代碼如下）

if (Page == 0) {

Get User Entrance Address

Replace User Entrance Address with Boot-Loader Entrance Address

Program first page into Flash

Set flag to indicate an unfinished task

Calculate checksum and return to PC

}

收到結(jié)束指令后需要設(shè)置完成標(biāo)志（偽代碼如下）：

if (Command == END_OF_TASK) {

Write last page into Flash

Reset unfinished flag

Calculate checksum and return to PC

}

如果頁(yè)地址與boot-loader 重疊，則不進(jìn)行寫(xiě)操作，僅返成功標(biāo)志給PC：

if ( (Page >= BL_START_PAGE) && (Page <= BL_END_PAGE) ) {

ret = true ;

break ;

}

3 PC端下載軟件的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)介

下面是標(biāo)準(zhǔn)的PC端操作流程：

- 獲得USB HID 類GUID

- 獲得所有HID設(shè)備結(jié)構(gòu)數(shù)組

- 根據(jù)VID PID 獲得設(shè)備信息

- 打開(kāi)設(shè)備句柄

- 與Boot-Loader 進(jìn)行通訊

      以上操作步驟在Windows, MacOS, Linux 中都是通用的，讀者可以在參考文獻(xiàn)3找到關(guān)于PC端程序?qū)崿F(xiàn)的具體方法。

4 結(jié)論

      本文介紹的實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)化了AT91SAM7Sxx系列用戶程序升級(jí)過(guò)程。HID類的USB接口增加了產(chǎn)品跨平臺(tái)應(yīng)用的靈活性。筆者測(cè)試下載25K代碼約2秒鐘，具有一定實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] at91sam7s_full.pdf. Http://www.at91.com

[2] HID1_11.pdf. Http://www.usb.org

[3] Stuart Allman Using the HID class eases the job of writing USB device drivers. Http://www.edn.com

李隆慶

希爾思儀表（深圳）有限公司