單片機加載Bootloader做OTA實現的方法

嵌入式專欄

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作者 | Carter Liu
來源 | 瑞薩嵌入式小百科
隨著物聯網的發(fā)展，單片機產品在很多場景下都會用到OTA功能，今天就來結合RL78系列單片機給大家講講加載Bootloader做OTA實現的方法。
一、概述
RL78系列MCU有兩個boot cluster，支持多種編譯環(huán)境和多種方式的bootloader，本文以常用的CS+環(huán)境配合CC-RL編譯器，給大家介紹一種OTA的MCU端的實現方式。

二、基本原理
RL78系列MCU的內存映射，以64K flash的R5F100LE為例，如圖

可以看到分為2個boot Cluster：Boot cluster 0和Boot cluster 1。程序啟動時，從Boot cluster 0開始執(zhí)行。
這兩個Boot cluster在程序運行過程中可以通過調用瑞薩自編程庫（Flash Self-Programming Library）里面的boot swap函數來翻轉，即Boot cluster 0可以變成1而Boot cluster 1變成Boot cluster 0，基于此，我們可以將bootloader程序存放于boot cluster 1里面，應用程序則從Boot cluster 0執(zhí)行，當程序判斷相關條件，需要OTA時候，可以調用boot swap函數翻轉boot cluster，這樣翻轉后reset，則原來的bootloader段變成了Boot cluster 0，可以執(zhí)行OTA相關操作，將新程序的Boot cluster 0內容寫入Boot cluster 1，應用程序段寫入地址0x2000開始的flash；
OTA完成后，再調用boot swap，這時bootloader段自動翻轉到原來的Boot cluster 1區(qū)域，新程序的boot區(qū)域回到Boot cluster 0，其中斷向量表不受影響。
整個OTA過程：


三、實現方式
1
Bootloader程序編寫：代碼大小限制在1個boot cluster內（4k）
作用：用來接收新程序的代碼并擦除老程序、更新老程序。
Bootloader工程segment劃分：

需要注意檢查生成代碼應該在0-0xfff內，不能越界

2
Bootloader生成的hex文件轉換成.c文件（J-Link工具可用來轉換），輸出一個大數組，備用。
如下圖，保存為.c文件：

即可生成大數組：


3
Application應用程序段代碼編寫與集成bootloader：應用程序段的代碼編寫無需考慮中斷向量表偏移等問題，因為程序正常跑，與即將放在Boot cluster 1區(qū)的bootloader無關。但是需要將與boot swap相關的代碼放置在Boot cluster 0區(qū)域內。
App工程Segment劃分：

I. 0x1000-0x1fff不能存放其他數據，該區(qū)域為boot cluster 1，定義段為.constBOOTAREA_f，如上圖。程序代碼中，使用如下預編譯指令將bootloader放入Boot cluster 1中

#pragma section BOOTAREA__far const unsigned char bootloader[]={xx,xx};//bootloader itself#pragma section
II. 劃分一個App區(qū)域的boot區(qū)，把這個區(qū)域放在0x0000 to 0xFFF. 如上圖，.BOOT_f段。程序中可以使用預編譯指令#pragma section來將相關代碼放入這個區(qū)域，例如在編寫代碼時候加入如下代碼：

#pragma section text .BOOT/* write your code here */#pragma section
III. 那么這段代碼會放入.BOOT_f區(qū)域。請注意，需要從生成的map文件去判斷這個區(qū)域不超過0xfff，即不與0x1000-0x1fff Boot cluster 1段重合。

4
Application代碼燒入MCU，則MCU內便集成了bootloader。
5
新的應用程序編寫：與第3步驟大致相同，但是不需要加入III的Boot cluster 1區(qū)域大數組。
6
有新的應用程序需要OTA更新，則先與Application程序握手成功，然后執(zhí)行第二章的OTA流程；也可在Boot cluster 0里完成握手，執(zhí)行OTA。

Note
使用fsl自編程庫和fdl data flash庫時候需要注意代碼段劃分。

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