本文原創(chuàng)作者: 少占魚(yú)大神
關(guān)于8051的bootloader實(shí)現(xiàn)方式

一，基本硬件需求

要實(shí)現(xiàn)IAP功能，需要51單片機(jī)可以在程序里修改代碼空間的Flash，或者至少可以修改用戶程序區(qū)的Flash，新出的51大部分都能滿足這個(gè)要求

二，空間劃分

一般bootloader位于單片機(jī)代碼空間的起始地址，用戶程序在后面。這個(gè)需要根據(jù)實(shí)際的需求來(lái)決定，bootloader功能簡(jiǎn)單，就少占用一些，bootloader功能復(fù)雜的就多占用一些。除此之外，一般還要根據(jù)Flash的頁(yè)為界線劃分。附帶的工程模板里，bootloader使用0x0000-0x0fff區(qū)間，用戶程序使用0x1000以后的空間。

三，中斷的處理

51單片機(jī)的中斷入口一般位于0地址開(kāi)始的區(qū)間，無(wú)法修改，但是根據(jù)上面的空間劃分方式，這個(gè)區(qū)間位于bootloader的范圍，是不能隨意更改的。所以代碼里用了一個(gè)軟件的方式對(duì)中斷入口做了重映射處理，后面將結(jié)合具體的代碼介紹實(shí)現(xiàn)方式。

四，Bootloader的處理

1， 建立工程的時(shí)候，選擇把Startup.a51添加到工程
2， 在Startup.a51里添加如下代碼：

ORG      0003H

                                     LJMP     2003H

                                     ORG      000BH

                                     LJMP     200BH

                                     ORG      0013H

                                     LJMP     2013H

                                     ORG      001BH

                                     LJMP     201BH

                                     ORG      0023H

                                     LJMP     2023H

                           ………………………….

根據(jù)具體型號(hào)的中斷數(shù)量和地址，添加中斷跳轉(zhuǎn)代碼，格式為ORG  XXH   LJMP 2000+XXH,這樣做，是為了將中斷映射到用戶程序區(qū)的0x2000開(kāi)始的空間，在用戶程序里，還要做一些對(duì)應(yīng)的設(shè)置，后面將介紹。

3， Bootloader的處理流程。Bootloader的主要作用一般是開(kāi)機(jī)初始化，自檢和升級(jí)用戶程序，以及引導(dǎo)用戶程序。因?yàn)樯厦嬉呀?jīng)把中斷映射到用戶程序空間，所以bootloader里最好就不要用中斷了。



五，用戶程序的處理。

1， 用戶程序的Startup.a51無(wú)特殊需求，可以根據(jù)需要選擇添加到工程，然后自己做修改，也可以不添加到工程，由編譯器連接一個(gè)默認(rèn)的startup.a51

2， 用戶程序的所有普通函數(shù)和中斷函數(shù)也沒(méi)有特殊要求，可以按正常的方式編寫(xiě)

3， 用戶程序的工程設(shè)置。因?yàn)橛脩舫绦虿辉偈菑?地址開(kāi)始，所以需要在工程設(shè)置里做定位處理：設(shè)置用代碼的范圍，定位用戶代碼入口地址。具體設(shè)定如下圖：

因?yàn)橛脩舸a規(guī)劃到0x1000以后的空間，所以設(shè)置code range從0x1000開(kāi)始

為了讓bootloader能準(zhǔn)確跳到用戶程序入口，所以需要將C_C51STARTUP定位到0x1000位置。（C_STARTUP位于startup.a51里，它才是程序的真正入口，而不是main函數(shù)；另外，入口也并不是必須定位在這個(gè)位置，只要位于用戶代碼空間就可以）


4，  中斷映射。在bootloader里，將中斷入口定位在了0x2000開(kāi)始的空間，在用戶程序里，也必須做一個(gè)對(duì)應(yīng)的設(shè)置。方法如下：


這樣處理之后，便完成了中斷的映射。當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，會(huì)先進(jìn)入位于bootloader里的硬件中斷入口，然后在那里跳轉(zhuǎn)到0x2000開(kāi)始的一個(gè)軟件重定義的向量表，再跳轉(zhuǎn)到中斷入口函數(shù)。和沒(méi)有bootloader的方式比起來(lái)，這樣做會(huì)多一次LJMP跳轉(zhuǎn)，但是一般情況下影響不大。

關(guān)于bootloader存放位置：
備注：其實(shí)，最好是將bootloader程序放到最后，這樣，應(yīng)用程序起始地址，中斷地址等不用設(shè)置，默認(rèn)程序從0x0000h開(kāi)始執(zhí)行，然后用函數(shù)指針跳轉(zhuǎn)到bootloader 程序起始地址，讓其先執(zhí)行。通過(guò)bootloader內(nèi)部程序選擇是否升級(jí)應(yīng)用程序還是直接跳轉(zhuǎn)回應(yīng)用程序區(qū)執(zhí)行。
若升級(jí)，就讀寫(xiě)flash的應(yīng)用程序部分。若不升級(jí)，就跳轉(zhuǎn)回應(yīng)用程序繼續(xù)運(yùn)行。


BOOTLOADER 程序舉例：

#include

//用戶程序起始地址

#define USER_APP_ADDR        0x1000



char power_on_test(void);

char check_upgrade_request(void);

char upgrade(void);



void main(void)

{

//定義一個(gè)函數(shù)指針，用于跳轉(zhuǎn)到用戶程序

void (*boot)() = USER_APP_ADDR;

//bootloader里不能開(kāi)啟中斷

EA = 0;

//添加系統(tǒng)初始化代碼

if(power_on_test()){//開(kāi)機(jī)自檢

upgrade();

}

else if
(check_upgrade_request()){//檢查是否有升級(jí)需求

upgrade();

}

//如果不需要升級(jí)，或者升級(jí)已經(jīng)完成，執(zhí)行下面的代碼進(jìn)入用戶程序

(*boot)();

//正常情況下不會(huì)運(yùn)行到這里，以防萬(wàn)一

while(1);

}



char power_on_test(void)

{

//添加開(kāi)機(jī)自檢代碼，如果自檢錯(cuò)誤，進(jìn)入升級(jí)模式

return 0;

}

char check_upgrade_request(void)

{

//添加檢查用戶是否有升級(jí)要求的代碼，例如輸入命令或按下按鍵，如果有，則進(jìn)入升級(jí)模式

return 0;

}

char upgrade(void)

{

//添加傳輸升級(jí)文件和升級(jí)用戶程序區(qū)的代碼

return 1;

}


用戶程序：

#include

//main函數(shù)無(wú)特殊要求

void main(void)

{

while(1);

}

//中斷函數(shù)無(wú)特殊需求，可根據(jù)需求隨意添加

void UART_ISR(void) interrupt 4

{



return;

}
工程配置如下
 

六，關(guān)于升級(jí)文件

升級(jí)文件的傳輸可以根據(jù)需要使用任何方式，例如串口，網(wǎng)絡(luò)，USB，存儲(chǔ)卡等。升級(jí)文件的傳輸可以做在bootloader里，也可以做在用戶程序里，或者兩種方式都有。一般來(lái)說(shuō)，bootloader的代碼比較簡(jiǎn)單，不適合做復(fù)雜的傳輸方式。如果傳輸方式比較復(fù)雜，可以在用戶程序里傳輸升級(jí)文件，暫存到一個(gè)外部存儲(chǔ)器，然后跳轉(zhuǎn)到bootloader，讓bootloader從外部存儲(chǔ)器讀出并升級(jí)用戶程序。升級(jí)的時(shí)候要注意用戶代碼的范圍。

為了傳輸?shù)目煽啃?，升?jí)文件一般還會(huì)添加一個(gè)文件頭，里面包含一些基本的文件信息，例如長(zhǎng)度，校驗(yàn)等，這些可以通過(guò)編寫(xiě)一些簡(jiǎn)單的工具來(lái)完成。

另外，推薦一些升級(jí)文件的傳輸方式，做bootloader的時(shí)候可以考慮

1 ，串口?？梢钥紤]使用XMODEM協(xié)議傳輸升級(jí)文件，因?yàn)檫@是一個(gè)比較標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議，很多現(xiàn)成的軟件可以支持，例如Windows下自帶的超級(jí)終端就可以實(shí)現(xiàn)（XP以后的系統(tǒng)沒(méi)有超級(jí)終端，但是也有一些別的軟件可以代替，例如SecureCRT）

2， USB主機(jī)?？梢杂肬盤(pán)方式升級(jí)。升級(jí)文件取一個(gè)特定文件名，放在特定位置，主機(jī)讀取到文件后自動(dòng)升級(jí)

3， USB從機(jī)。可以讓從機(jī)虛擬成一個(gè)U盤(pán)，PC把文件復(fù)制到這個(gè)虛擬U盤(pán)就完成升級(jí)。這樣就不需要編寫(xiě)專門(mén)的升級(jí)軟件

4， 以太網(wǎng)。

a)TFTP，這是標(biāo)準(zhǔn)的文件傳輸命令，Windows自帶，而且協(xié)議簡(jiǎn)單

b)Web。用網(wǎng)頁(yè)的方式，界面有好直觀，用網(wǎng)頁(yè)瀏覽器就可以實(shí)現(xiàn)，也不用單獨(dú)開(kāi)發(fā)專用的升級(jí)軟件。