PIC18單片機的一種新穎的Bootloader設計

1．4 PC端操作界面的設計
PC端操作界面主要用來實現以下幾個功能：
①串口參數設置。設置串口通道號、數據位數、波特率等參數。
②用戶登錄。輸入用戶名、密碼，與下位機進行驗證。
③選擇系統映像文件。選擇系統映像HEX文件，逐行讀入并通過串口發送給下位機，如有錯誤重新選擇。
④提示用戶系統更新完成(或失敗)。顯示系統更新進度，提示用戶系統更新結果。

2 設計中的幾項關鍵技術及注意事項
①如果一次性將HEX文件中全部數據通過串口發送給目標芯片，則在通信過程中發生一字節的錯誤傳輸，就將導致全部數據需要重新發送；并且還要考慮到芯片的寫Flash處理速度與串口速率的大小關系，否則將導致接收數據的丟失。為加強通信的可靠性與串口速率的可變性，本文所設計的Bootloader采用半雙工的通信模式與上位機進行通信：以HEX文件的一行作為一幀數據，每幀數據校驗結束后向上位機發送回復數據，上位機根據回復數據判斷發送數據幀的正誤來選擇重發或繼續發送下一幀；并且在進行升級之前與上位機通信進行用戶名和密碼的核對，以確保當前的升級操作不是誤操作。
②對PIC18系列的程序存儲器的寫操作每次寫入8字節的塊，并且程序Flash單位寫入只能由1變為0。但是HEX文件的內容并不是按照需要生成的，每幀的數據長度可以不同，相鄰幀的地址域的內容也可以不同。為此，在對程序存儲器進行寫操作時，需要根據地址域內容將數據域內容以8字節為單位合并成數據塊，不足8字節的要填充0xFF。本文所設計的Bootloader程序采用一個環形Buffer的結構體來實現這一操作：

③芯片的默認中斷向量的起始是0x08和0x18，這是不能改變的，要想改變中斷向量入口地址就要在這兩個地址位置添加跳轉指令，以跳轉到用戶程序的中斷向量入口地址。PIC18系列的程序存儲器的部分地址區域具有寫保護性，為防止此區域之外的Bootloader程序被擦除或改寫，需要對接收數據的地址域內容進行判斷。如果小于用戶程序起始地址，則需要向上位機回復“寫地址錯誤”，并丟棄當前數據幀。

結語
實驗證明，本文設計的Bootloader功能穩定，且控制方便，可根據用戶的需要靈活改變。譬如，在用戶程序中添加系統復位機制即可實現在線升級，為PC端操作界面添加網絡下載模塊即可實現遠程控制系統升級，這對于嵌入式產品的發布和軟件升級極其重要。