CN109062562A - Mcu固件程序的下载方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种MCU固件程序的下载方法，涉及MCU固件程序的下载领域。本发明解决了目前MCU固件程序的下载方法操作步骤繁琐、效率低下，且对于非专业技术人员来说，操作过程难以理解，极易出错，从而导致固件程序下载失败的问题。其技术方案要点为：首先，编写MCU内嵌Flash的驱动和下载程序；其次，利用ARM集成开发工具编译、链接程序生成可执行的二进制bin文件，作为下载到Flash中的固件程序；然后，安装ARM开发工具包；再然后，利用VS集成开发环境编写程序，制作烧写工具；最后，连接JLink下载器和目标板，使用烧写工具向MCU内嵌Flash中下载固件程序。本发明的有益效果是，简化了操作步骤和复杂性，提高了下载效率，不需要专业的技术知识就可以完成固件下载。

Description

MCU固件程序的下载方法

技术领域

本发明涉及MCU技术，特别涉及如何进行MCU固件程序的下载的技术。

背景技术

针对不同的MCU处理器，所搭配的内嵌式Flash各不相同，其中有部分MCU的内嵌式Flash为非通用型IP模块，它与常用型号MCU芯片所集成的内嵌式Flash模块并不相同，这种情况尤其针对芯片开发和设计厂商更为常见。芯片开发商出于对应用环境、技术特性和开发成本等多方面考虑，常常使用特定的内嵌式Flash模块来搭配MCU内核，使得整个芯片性能满足用户的使用需求。然而，在这种情况下，通常使用的第三方下载器(如适用于ARM芯片的JLink下载器)并不能支持MCU内嵌Flash的固件下载功能。因为JLink的驱动程序库中并没有集成这种非通用型内嵌Flash模块的驱动，所以无法直接使用JLink下载器向MCU内嵌Flash中下载固件。多数开发者解决这个问题的通常办法是放弃使用JLink自带的Flash下载工具，根据Flash手册编写驱动代码，利用JLink仿真调试功能运行程序，通过JTAG接口将固件程序读入MCU内部SRAM中，再将SRAM中的固件程序写入到内嵌Flash中。然而，这种方法操作步骤繁琐，效率底下，且对于非专业技术人员来说，操作过程难以理解，极易出错，从而导致固件程序下载失败。

参见申请号为CN 201611081505.0的专利申请，其公开了一种通用编辑器通用固件的更新方法，并具体公开了如下内容：下载固件代码并设置更新标记位，将其一同保存至非易失性存储器中；MCU重新上电后，boot程序根据所述更新标记位判断是否需要更新固件程序；若需要更新固件程序，boot程序从所述非易失性存储器中读取固件代码，并将所述固件代码写入MCU的程序存储器中，同时修改所述更新标记位的值并保存；之后，boot程序跳转到更新后的固件程序的入口地址执行更新后的固件程序；若不需要更新固件程序，boot程序跳转至原有固件程序的入口地址执行固件程序；其中，所述boot程序为预先烧录至MCU中。

可见，采用该专利申请方法，无需外接编程接口等硬件电路即可完成MCU固件的更新，方便简单，并提高固件更新效率。但是，其针对的并不是MCU内嵌Flash的固件下载，因此，如何进行MCU固件程序的下载已成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种MCU固件程序的下载方法，解决目前MCU固件程序的下载方法操作步骤繁琐、效率低下，且对于非专业技术人员来说，操作过程难以理解，极易出错，从而导致固件程序下载失败的问题。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：MCU固件程序的下载方法，包括如下步骤：

步骤1、编写MCU内嵌Flash的驱动和下载程序；

步骤2、利用ARM集成开发工具编译、链接程序生成可执行的二进制bin文件，作为下载到Flash中的固件程序；

步骤3、安装ARM开发工具包；

步骤4、利用VS集成开发环境编写程序，制作烧写工具；

步骤5、连接JLink下载器和目标板，使用烧写工具向MCU内嵌Flash中下载固件程序。

具体地，步骤1中，所述编写MCU内嵌Flash的驱动和下载程序具体包括如下步骤：

步骤101、复位MCU计数器值，设置MCU时钟频率，选择外部晶振为时钟源，设置PLL分频系数，使能主时钟；

步骤102、根据Flash手册，编写Flash驱动函数，实现将数据从SRAM拷贝到Flash，并对数据进行验证的功能；

步骤103、编写下载程序，利用Flash驱动函数，将当前程序代码从SRAM地址D_Addr处拷贝到Flash的起始地址0x01000000处。

进一步地，步骤102中，所述Flash驱动函数包括Sram_Copy_To_Flash()、Flash_Verify()、Flash_Block_Erase()函数。

具体地，步骤2中，所述利用ARM集成开发工具编译、链接程序生成可执行的二进制bin文件具体包括如下步骤：

步骤201、用ARM集成开发工具设置内存映射地址，把代码存储空间的首地址设置为SRAM的D_Addr地址；

步骤202、利用ARM集成开发工具编译、链接程序，生成二进制bin文件，作为写入Flash中的固件。

再进一步地，步骤201中，所述内存映射地址包括RAM、ROM地址。

具体地，步骤4中，所述利用VS集成开发环境编写程序，制作烧写工具具体包括如下步骤：

步骤401、用VS集成开发工具创建基于WINDOWS人机界面的工程，将JLinkARM.dll库文件和JLink.exe可执行文件拷贝到工程目录下，并在工程中引用JLinkARM.dll库文件；

步骤402、编写程序，创建一个线程，打开JLink.exe可执行文件；

步骤403、利用JLink.exe可执行文件调用JLinkARM.dll库文件的接口函数，将固件程序bin读入SRAM存储空间的D_Addr地址处；

步骤404、复位CPU，将PC指针指向D_Addr地址处；

步骤405、退出JLink.exe，关闭线程；

步骤406、根据Flash下载程序，CPU从D_Addr地址处开始执行，利用Flash驱动函数将当前执行的代码段拷贝到Flash起始地址0x01000000中，实现下载固件和校验功能；

步骤407、编译、链接程序，生成可执行文件FlashTool.exe，完成Flash烧写工具的制作。

再进一步地，步骤404中，通过r命令进行复位CPU，使用SetPC命令将PC指针指向D_Addr地址处。

具体地，步骤5中，所述连接JLink下载器和目标板，使用烧写工具向MCU内嵌Flash中下载固件程序具体包括如下步骤：

步骤501、将JLink.exe可执行文件和JLinkARM.dll库文件，放在与FlashTool烧写工具所在的同一目录下，作为其资源文件；

步骤502、利用烧写工具上的选择固件功能，选择bin文件所在目录；

步骤503、利用烧写工具上的下载固件和校验功能，将bin文件写入Flash中并进行正确性验证。

本发明的有益效果是，通过上述MCU固件程序的下载方法，将Flash驱动、JLink驱动和读写功能，以及带可视化界面的固件下载功能，都集成到一个烧写工具中，简化了操作步骤和复杂性，提高了下载效率。另外，针对编写Flash驱动和下载程序，使用ARM集成开发工具编译、链接生成固件；使用VS集成开发工具制作烧写工具。以上操作步骤，只需要在初期做一次性开发，之后在不同平台再下载同类型的MCU固件程序时，仅需在平台上安装ARM开发工具包，并把JLink.exe、JLinkARM.dll放在和烧写工具FlashTool.exe的同一目录下，就可以使用FlashTool.exe完成固件下载。该下载方法不需要专业的技术知识就可以完成固件下载，大大简化了流程，提高了效率，具有较大的推广和使用价值。

具体实施方式

下面结合实施例，详细描述本发明的技术方案。

本发明所述MCU固件程序的下载方法，包括如下步骤：

步骤1、编写MCU内嵌Flash的驱动和下载程序；

步骤2、利用ARM集成开发工具编译、链接程序生成可执行的二进制bin文件，作为下载到Flash中的固件程序；

步骤3、安装ARM开发工具包；

步骤4、利用VS集成开发环境编写程序，制作烧写工具；

步骤5、连接JLink下载器和目标板，使用烧写工具向MCU内嵌Flash中下载固件程序。

这里，将Flash驱动、JLink驱动和读写功能，以及带可视化界面的固件下载功能，都集成到一个烧写工具中，简化了操作步骤和复杂性，提高了下载效率。

实施例

实际应用过程中，执行本实施例的MCU固件程序的下载方法，包括如下步骤：

1、首先，根据芯片Flash模块手册，编写Flash读、写、擦除功能的接口函数，因为Flash为块操作，且每一块大小为512字节，因此利用写和擦除函数构成实际上的Flash写块操作函数，该函数实现了数据从SRAM到Flash的拷贝，即构成了Sram_Copy_To_Flash()函数，再利用Flash读函数实现把Flash中的数据读取到SRAM中，即构成Flash_Verify()函数，Flash块擦除构成Flash_Block_Erase()函数。

2、其次，根据MCU型号和芯片手册编写MCU初始化程序，并根据已实现的Flash读、写、擦除程序，编写下载程序，以本实施例所选用的MCU型号HCM32为例进行说明，具体步骤如下：

(1)先初始化MCU，包括设置系统控制单元SCU的CKCFG_LOCK和RSTCFG_LOCK寄存器，解锁系统时钟设置和系统软件复位设置；设置RC_CTRL寄存器，选择外部8MHz晶振为时钟源；设置SYS_PLLC寄存器调整倍频系数为9，使主时钟经过PLL倍频后，输出72MHz时钟；设置SYS_CLK_EN寄存器，使能主时钟；再设置CKCFG_LOCK和RSTCFG_LOCK寄存器，锁定系统时钟设置和系统软件复位设置。

(2)编写程序，利用Sram_Copy_To_Flash()、Flash_Verify()和Flash_Block_Erase()函数实现从SRAM固定地址D_Addr处拷贝数据到Flash起始地址0x01000000处。

3、然后，选用ARM集成开发工具，以本实施例所选用开发工具IAR为例进行说明。打开IAR工具，创建一个新工程，并导入编写好的程序代码；进入Project->Options->Linker->Config，在Override Default项前打钩，并在下面的文件路径栏中填入$PROJ_DIR$\sram.icf；之后进入工程目录，并在目录下新建一个.icf后缀名文件，再编辑文件。本实施例设置固定地址D_Addr为0x20000000，在文件中加入内容define symbol__ICFEDIT_region_ROM_start__＝0x2000000，和define symbol__ICFEDIT_region_ROM_end__＝0x20007fff两行。由此，就设置了程序代码在SRAM中的起始地址为0x20000000；之后，进入Project->Options->Output Converter->Output，在Generate additional output项前打钩，并在Output format下拉列表框中选择binary；在Override default项前打钩，并在下面的文本框中填写bootloader.bin；最后，点击Project->Make完成程序代码的编译链接过程，之后可以在工程目录下的Debug/Exe/文件夹中发现生成了bootloader.bin文件。此文件就是需要下载的二进制文件。

4、再然后，安装Segger公司的ARM工具包，安装好之后，可以在安装目录下找到名称为JLink.exe的可执行文件，和名称为JLinkARM.dll的库文件。

5、再然后，打开VS集成开发工具，以本实施例所创建基于MFC的可视化界面程序为例进行说明。创建一个新的MFC工程，在其中引用JLinkARM.dll库文件；编写程序，创建一个新的线程打开JLink.exe，并调用JLinkARM.dll文件中的命令；先使用“r”命令复位MCU，再使用“loadbin”命令将指定路径的二进制文件载入SRAM地址0x20000000处，再使用“r”命令再次复位MCU，最后使用“SetPC”命令将CPU指针指向0x20000000地址处；完成程序编写后，执行编译，生成可执行文件FlashTool.exe。

6、最后，将JLink.exe、JLinkARM.dll文件放在与执行文件FlashTool.exe的同一目录下，连接JLink下载器和目标板，再执行FlashTool.exe文件；在程序界面中填写好二进制文件的路径后，点击运行，此时程序会先将二进制文件载入SRAM固定地址0x20000000处，再通过下载程序将二进制文件拷贝到Flash地址0x01000000处。

Claims (8)

1.MCU固件程序的下载方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、编写MCU内嵌Flash的驱动和下载程序；

步骤2、利用ARM集成开发工具编译、链接程序生成可执行的二进制bin文件，作为下载到Flash中的固件程序；

步骤3、安装ARM开发工具包；

步骤4、利用VS集成开发环境编写程序，制作烧写工具；

步骤5、连接JLink下载器和目标板，使用烧写工具向MCU内嵌Flash中下载固件程序。

2.根据权利要求1所述的MCU固件程序的下载方法，其特征在于，步骤1中，所述编写MCU内嵌Flash的驱动和下载程序具体包括如下步骤：

步骤101、复位MCU计数器值，设置MCU时钟频率，选择外部晶振为时钟源，设置PLL分频系数，使能主时钟；

步骤102、根据Flash手册，编写Flash驱动函数，实现将数据从SRAM拷贝到Flash，并对数据进行验证的功能；

步骤103、编写下载程序，利用Flash驱动函数，将当前程序代码从SRAM地址D_Addr处拷贝到Flash的起始地址0x01000000处。

3.根据权利要求2所述的MCU固件程序的下载方法，其特征在于，步骤102中，所述Flash驱动函数包括Sram_Copy_To_Flash()、Flash_Verify()、Flash_Block_Erase()函数。

4.根据权利要求1所述的MCU固件程序的下载方法，其特征在于，步骤2中，所述利用ARM集成开发工具编译、链接程序生成可执行的二进制bin文件具体包括如下步骤：

步骤201、用ARM集成开发工具设置内存映射地址，把代码存储空间的首地址设置为SRAM的D_Addr地址；

步骤202、利用ARM集成开发工具编译、链接程序，生成二进制bin文件，作为写入Flash中的固件。

5.根据权利要求4所述的MCU固件程序的下载方法，其特征在于，步骤201中，所述内存映射地址包括RAM、ROM地址。

6.根据权利要求1所述的MCU固件程序的下载方法，其特征在于，步骤4中，所述利用VS集成开发环境编写程序，制作烧写工具具体包括如下步骤：

步骤401、用VS集成开发工具创建基于WINDOWS人机界面的工程，将JLinkARM.dll库文件和JLink.exe可执行文件拷贝到工程目录下，并在工程中引用JLinkARM.dll库文件；

步骤402、编写程序，创建一个线程，打开JLink.exe可执行文件；

步骤403、利用JLink.exe可执行文件调用JLinkARM.dll库文件的接口函数，将固件程序bin读入SRAM存储空间的D_Addr地址处；

步骤404、复位CPU，将PC指针指向D_Addr地址处；

步骤405、退出JLink.exe，关闭线程；

步骤406、根据Flash下载程序，CPU从D_Addr地址处开始执行，利用Flash驱动函数将当前执行的代码段拷贝到Flash起始地址0x01000000中，实现下载固件和校验功能；

步骤407、编译、链接程序，生成可执行文件FlashTool.exe，完成Flash烧写工具的制作。

7.根据权利要求6所述的MCU固件程序的下载方法，其特征在于，步骤404中，通过r命令进行复位CPU，使用SetPC命令将PC指针指向D_Addr地址处。

8.根据权利要求1或6所述的MCU固件程序的下载方法，其特征在于，步骤5中，所述连接JLink下载器和目标板，使用烧写工具向MCU内嵌Flash中下载固件程序具体包括如下步骤：

步骤501、将JLink.exe可执行文件和JLinkARM.dll库文件，放在与FlashTool烧写工具所在的同一目录下，作为其资源文件；

步骤502、利用烧写工具上的选择固件功能，选择bin文件所在目录；

步骤503、利用烧写工具上的下载固件和校验功能，将bin文件写入Flash中并进行正确性验证。