dsPIC33F單片機(jī)的程序升級探討

　　引言

　　實(shí)際應(yīng)用中，由于客戶需求變化或程序BUG修改等原因，經(jīng)常出現(xiàn)需要使單片機(jī)應(yīng)用程序升級的情況，本文利用dsPIC33F單片機(jī)運(yùn)行時(shí)的自編程(Run-Time Serf-Programming，RTSP)特性，實(shí)現(xiàn)了基于該單片機(jī)應(yīng)用程序的升級功能。

　　1 基本原理

　　dsPIC33F系列單片機(jī)提供了兩種方式用于對其內(nèi)部程序存儲(chǔ)器進(jìn)行編程：在線串行編程(In-Circuit Serial Programming，ICSP)和運(yùn)行時(shí)自編程(Run-TimeSelf-Programming，RTSP)。ICSP使用5根線對單片機(jī)編程，主要用于產(chǎn)品調(diào)試或生產(chǎn)過程中，顯然不適合用于產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)的程序升級。RTSP是通過使用TBLRD(表讀)和TBLWT(表寫)指令來完成的，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(chǔ)字寫入程序存儲(chǔ)器，也可以一次擦除512條指令(1 536 B)的塊(或“頁”)，由于該方法采用程序指令實(shí)現(xiàn)了自編程，可應(yīng)用于產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)的程序升級，因此本文采用RTSP方法實(shí)現(xiàn)基于dsPIC33F系列單片機(jī)的應(yīng)用程序升級功能。程序升級的實(shí)質(zhì)是對程序存儲(chǔ)器內(nèi)容的更新，所以有必要先了解一下dsPIC33F單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

　　1.1 dsPIC33F單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　dsPIC33F單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)如圖1所示。一般情況下，“復(fù)位地址”的內(nèi)容為全0，單片機(jī)復(fù)位后均從程序存儲(chǔ)器地址0的位置上開始執(zhí)行，即從圖1中的“GOTO指令”位置開始執(zhí)行。在這里存放了一個(gè)跳轉(zhuǎn)指令，直接指向用戶程序的首址，默認(rèn)情況下該位置的指令為“GOTO 0x200”，即默認(rèn)跳轉(zhuǎn)到首址為0x200的用戶程序(圖1中的“用戶程序存儲(chǔ)空間”)開始執(zhí)行。dsPIC33F單片機(jī)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)程序來處理每個(gè)中斷源。程序升級功能正是基于程序存儲(chǔ)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的以上特性而實(shí)現(xiàn)。

　　1.2 程序升級功能的實(shí)現(xiàn)流程

　　將圖1中的“用戶程序存儲(chǔ)空間”分為引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序2部分，如圖2(a)所示。引導(dǎo)程序用于引導(dǎo)用戶程序是進(jìn)入升級狀態(tài)，還是進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，若進(jìn)入升級狀態(tài)則接收新的程序數(shù)據(jù)，并更新程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容;若進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)則程序跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序區(qū)。應(yīng)用程序是為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能而編寫的程序，也就是本文所謂“程序升級”的對象。

　　實(shí)際應(yīng)用中，將外部非易失性存儲(chǔ)器(如E2PROM)的某些存儲(chǔ)單元值當(dāng)作是否進(jìn)行程序升級的標(biāo)志(以下簡稱程序升級標(biāo)志)。單片機(jī)上電或復(fù)位后首先執(zhí)行“GOTO0x400”指令，即跳轉(zhuǎn)到引導(dǎo)程序。默認(rèn)情況下程序升級標(biāo)志是處于“正常運(yùn)行”狀態(tài)下的，引導(dǎo)程序調(diào)用跳轉(zhuǎn)指令將用戶程序引導(dǎo)到應(yīng)用程序區(qū)，若運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)服務(wù)器有新的應(yīng)用程序版本或接收到服務(wù)器發(fā)來的升級程序命令時(shí)，單片機(jī)將程序升級標(biāo)志設(shè)置為“程序升級”狀態(tài)，然后軟件復(fù)位單片機(jī)。這時(shí)程序再次跳轉(zhuǎn)到引導(dǎo)程序，根據(jù)程序升級標(biāo)志，單片機(jī)進(jìn)入程序升級狀態(tài)，接收新的程序，并更新程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容，升級完成后，單片機(jī)將程序升級標(biāo)志設(shè)置為“正常運(yùn)行”狀態(tài)，然后再次軟件復(fù)位，此時(shí)單片機(jī)運(yùn)行于新的應(yīng)用程序中。

　　由于引導(dǎo)程序和應(yīng)用程序都可能用到中斷，因此應(yīng)用程序采用中斷向量表，引導(dǎo)程序采用備用中斷向量表，以執(zhí)行各自相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序。值得注意的是，在圖2(a)中引導(dǎo)程序的首址為0x000400，這是因?yàn)閐sPIC33F單片機(jī)執(zhí)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)，這意味著程序升級必須以1 024(即0x400)為單位。同理，應(yīng)用程序的首址必須為0x400的整數(shù)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(xiàn)主要就是引導(dǎo)程序的實(shí)現(xiàn)。