基于μPSD32xx系列單片機無線遠程IAP的實現

IAP簡介

IAP是應用在Flash程序存儲器的一種編程模式?？梢栽趹贸绦蚩刂葡?，對程序存儲空間進行讀取、擦除、寫入操作。與ISP操作非常相似，不需要從電路板上取下芯片用編程器燒寫，都具有在線編程功能。兩者之間的不同點是：ISP通常是整片擦除、編程，在手工操作下通過PC串口下載程序到Flash，而IAP卻是在某段程序的控制下對另外一段程序Flash進行讀寫操作。

IAP的實現

IAP就是肩動程序把新的用戶程序編程到指定的Flash中。對Flash程序存儲器的讀／寫操作是實現IAP的關鍵，下面給予詳細介紹。

MCU可以像讀ROM器件那樣讀Flash存儲器，但只能使用特殊的擦除和編程指令對Flash存儲器進行編程。

Flash存儲器在被編程之前必須先被擦除。Flash存儲器的一個字節被擦除為全1(FFh)，通過設置選擇位為0來編程。MCU可一次擦除所有Flash存儲器或一個扇區，不能按字節擦除，而MCU可以按字節編程。一旦MCU發出Flash存儲器編程／擦除指令，可以通過幾種方法判斷是否編程／擦除完畢，程序中用到了下面兩種判斷方法來對Flash進行編程。

數據輪詢法

數據輪詢法的編程由函數unsigned char flash_boot_write_with_poll(volatile uchar xdata*addr，uchar dat)完成。當從監控中心接收的命令是要求用數據輪詢法對舊用戶程序更新時，主程序中就會調用此函數，MCU發出一個編程指令，內置的算法就開始運行。出錯標志(DQ5)位為1標志編程周期超時，為0標志沒有出錯。MCU可以讀取被編程扇區任意位置的數據輪詢(DQ7)位和出錯標志位。

數據跳轉法

數據跳轉法的編程由函數unsigned char flash_write_with_toggle(volatile uchar xdata*addr，uchar dat)完成。編程周期與數據輪詢法大致相同，區別在于MCU讀的不是DQ7，而是數據跳轉標志(DQ6)位。在編程期間，DQ6位一直跳轉，直到編程周期完成。DQ5位為1標志編程周期超時，為0標志沒有出錯。MCU可以讀取被編程扇區任意位置的DQ6位和DQ5位。

另外，此芯片還有Flash存儲器扇區保護功能：主Flash和第二Flash存儲器的每個扇區都可以被單獨地保護，防止被編程和擦除。該功能為所有的編程或擦除失效提供了額外的數據安全保障。

在本設計中，第二Flash的CSBOOT1扇區保存了門控的一些固定卡號，此扇區應被保護。第二Flash的其余幾個扇區都作為備用，保存一些電源或空調參數以及需要添加的門控卡號，這些數據都是可變的，所以不被保護?？梢酝ㄟ^JTAG口或器件編程器設置使Flash存儲扇區被保護或解除保護。MCU可以通過讀扇區保護寄存器(CSIOP塊里)來讀取扇區保護狀態，但不能改變它。

IAP功能的主程序設計

系統上電后，程序首先在啟動扇區內運行，等待上位機發來的命令，根據命令執行相應操作(見圖2)。超時或沒有命令發來就自動切換到用戶程序。需要更新用戶程序時，切換回啟動程序。

異常處理

系統工作中主要有掉電、通信中斷、誤碼這三種情況會導致程序升級失敗。以下簡單介紹本設計所采取的一些保護措施。

第一種情況，考慮到環境導致的電源穩定性差和雷電、繼電器等高壓信號的干擾。系統采用了高隔離度DC／DC電源模塊把外界地和系統地隔離開，并且在容易受干擾的串口部分加入了高速光耦進行隔離；第二種情況，系統用到了串口、GPRS／GSM、TCP／IP組合成的復雜通信網絡。由于只要有一個通信故障就會造成上、下位機之間的通信失敗，所以，為了防止因通信失敗而造成系統癱瘓，程序中用Eeprom_Init函數在通信失敗或掉電情況下對數據進行恢復和修理；第三種情況，在上、下位機通信過程中，盡管通信正常，但由于數據量大，有產生誤碼的可能性。因此，程序中對接收到的每一幀數據都先檢驗幀類型，然后對其作4字節的校驗和判斷。如果校驗有誤，將錯誤信息類型回傳給上位機重發，直到數據完全正確，才將這一幀數據保存到Flash相應地址里。

結語

本文所介紹的無線遠程IAP的實現是基于μPSD32xx系列單片機，且已在無線基站動態環境監控系統項目中使用，極大地方便了系統程序的及時更新，可靠性也得到了驗證?？梢灾苯討玫礁鞣N電力、水資源和其它無線監控系統中。

參考文獻:
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