cz12.10-2006.PDF

Programowanie I

Prouramilowanfle

proeesor6w

[rU ]JQZ!/tiIu

GzQsc

W dzisiejszym odcinku napiszemy wlasny

program bootloadera. PrzedstawiEpodstawo-

we informacje o sekcjachpamiqci, ich wyko-

rzystaniu oraz sposobie tworzenia. Aby nasz

bootloader byl jak najmniejszy, czq66 funkcji

bqdzie utworzona w pelnym asemblerze -

pojawi4 siq wiqc informacje, o kt6re pltano

mnie w listach od Czytelnik6w.

Poniewa2 dla wielu os6b pisania bootloa-

dera jest czyms nouym, a w ramach kur;u

BASCOM temat ten nie byl omawiany, zanim

przejdziemy do pisania aplikacji, przedstawiq

skr6towospos6b. wjaki naszprocesorwspie-

ra pisanie takiego programu.

z sekcji RWW mo2e skoriczy6 siq zawiesze-

niem procesora. Druga sekcja nosi ozrlacze-

nie NRWW (No-Read-While-Write), co jak

latwo siq domy5li6 ozracza brak mo2liwoSci

odczyhr podczas zapisu.W praktyce ozracza

to, 2e na czas zapisu do tej czqSci pamiqci

procesor j est zatzryW arry.

Podziat na sekcje RWW i NRWW jest

sztywny i skonstruowany w taki spos6b,aby

sekcja NRWW byla w stanie zmie6cid naj-

wiqkszy, moZliwy dla danegoprocesora, pro-

gram bootloadera. W przypadku naszego

ukladu w ATmega162 sekcja ta zajmuje

ostatnie2KB pamiEci.

Kolejny podzial pamiqci jaki moLnaptzed-

stawii, to sekcja aplikacji oraz sekcja boot-

loadera (BLS). W odr62nieniuod podzialu na

sekcje RWW i NRWW ten podzial nie jest juz

sztywny. Ilo66 pamiEci przeznaczonel rlanasz

program laduj4cy mo2emy ustawid jako 1/8,

Rozmial

BOOTRST=1

BOOTRST=0

Bootloader

a procesory AVR

Aktualnie produkowane procesory AVR

umoZliwiaj4 stworzenie wlasnej aplikacji

laduj4cej. Producent nie umieszcza w nich

2adnego domySlnego programu tego typu.

Oznaczalo, 2e caly trud jego stworzenia spo-

czywa na programiScie. Z drugiej strony, ist-

nieje pelna dowo1no56

Rys. 50 Konfi guracia bootloadera

Uruchomienie programu laduj4cego moZe

nastqli6 na dwa sposoby:

l. Skok z aplikacji do programu laduj4ce-

go majduj4cego siq w sekcji BLS.

2. Reset procesora,w kt6rym zaprogramo-

wano bit BOOTRST.

Szczeg6lnie interesujqca jest druga mo2li-

wo56.Dziqki temu istnieje mozliwo6i urucho-

mienia bootloadera, nawet jeSli aplikacja jest

uszkodzona. Przy stosowaniutakiego rozwi4-

zaniaumawiamy siq zwykle, 2e nasz program

Ladujqcy powinien by6 uruchomiony, je6li

zaraz po zerowaniu procesora wyst4pi jakiS

specjalny sygnal. Mo2e to by6 przykladowo

zwarcie jednego z wyprowadzeri do masy czy

teZ wyslanie odpowiedniego znakt przez

wybrany interfejs. Je6li taka sltuacja nie ma

miejsca, powinniSmy wykona6 skok pod

adres 0. To rozwiqzante jest wygodne tak2e

114, 112 lub

caloSd sekcji

NRWW. Zwi4-

zane z tyrn roz-

miary sekcji

BLS dla proce-

sora ATme-

gal62 pokantje

tabela 9.

2568

5128

jego dzialania.Do pro-

gramowania moZemy wykorzystad dowolny

interfejs. Mo2e to by(, zar6wno interfejs ju2

istniej4cy, jak i dowolny wymySlony przez

nas samych.

Sp6jrz na rysunek 50. Pokazuje on pewne

podstawowe moZliwoSci konfiguracji boot-

loadera oraz ideqjego dztalania.Pamiq6 pro-

gramu jest podzielona na dwie czqSci.Pierw-

sza z nich to sekcja RWW (Read-While-

Write). Ten, nieco myl4cy, skr6t w praktyce

ozrtacza, 2e w chwili zapisywania sekcji

RWW mo2emy wykonl.wa6 program z sekcji

NRWW. Jednakpr6ba odczytu w tym czasie

10248

Ila

tz-

20488

Tabela 9 Rozmiar sek-

cji BLS w procesolze

ATmegal62

W sekcji BLS znajdzie siq nasz program

laduj4cy. Istnieje mo2liwoSd zabezpieczeiia

przed zapisemlub odczltem oddzielnie sekcji

BLS i aplikacji. Bootloader mo2e wymieni6

nawet samego siebie. Wymaga to wielkiej

ostro2no6cii je6li mo2liwo56 taka nie jest

konieczna, zaleca siq ustawietie zabezpiecze-

nia przed zapisem sekcji bootloadera.

$zezeg6flr techniczne

Wsparcie dla Bootloadera

a wsparcie dla samoProgramowania

skonfigurowa6 w taki spos6b, aby po rdsecie

startowatr w trybie bootloadera. W takim

przypadku mo2liwe jest zaprogramowanie

procesora,w kt6rym nie ma jeszcze aplikacji

lub teZw kt6r'r/maplikacja zostalauszkodzo-

na, co mo2e siE zdarzy6, je6li podczas

programowania zasilaniezostanieodl4czone.

W ten mechanizm wlrposa2ones4 wszystkie

aktualnie produkowane,,wiqksze" procesbry

w tym rodzina Almega.

Wsparcie dla samoProgramowania

(Self-Programming Support): W tym roz-

wi1zanit nie ma wydzielonej sekcji bootloa-

dera. Instrukcj a zapisu do pamiqci programu

mo2e byt' wylvolana z dowolnego miejsca

programu. W takim przypadku to na nas spo-

czywa odpowiedzialno56 napisania bootloa-

deraw taki spos6b,aby nie uszkodzil on sam

siebie. Z drugiej strony daje to bardzo

\ .ygodna mo2liwoS6 wykorzystania pamiqci

FLASH jako dodatkowej, nieulotnej pamiqci

danych. Rozwi4zanie to jest stosowane

w procesorach, takich jak ATtiny23l3 czy

ATtiny25.

Nasz procesorwyposa2onyjest w bardziej

rozbudowane rozwiqzanie i nim wla6nie

bqdziemy siq dzi6 zajmowal.

W przypadku rodziny procesor6w AVR spot-

kamy siq z dwoma mechanizmami umoZli-

wiaj4cymi napisanie kodu progtamuj4cego

ich pamiqd FLASH.

Wsparcie dla bootloadera (Boot Loader

Support): Pamiq6 procesora podzielona jest

na dwie czqSci.Instrukcja zapisu do pamiq-

ci programu jest aktywna jedynie zpozio-

mu sekcji bootloadera @LS). Rozwi4zanie

to jest o tyle wygodne, 2e procesor mo2na

vll

dlaWszystkich PaZdziernik

2006

r ^ -rrrfirn

Elektronika

z tego wzglgdu, 2e bootloader staje sig prak-

ty cznie niewidoczny dla aplikacji.

Nastqpnie do rejestru SPMCR wpisulemy

wartoS60x01 i wykonujemy instrukcjq SPM'

WaZne jest, aby wiedzie6, 2e kaZdy adres

bufora strony mo2e byi zapisany tylko raz'

Aby pojawila sigmo2liwo6i ponownego zapl-

sania danego adresu, konieczne jest jego

wyzerowanie. Bufor ten jest zerowany auto-

malycznie po zakohczeniu procedury zapisu

lub w chwili zerowania procesora. Istnieje

mo2liwodc programowego skasowania

umieszczenia naszego programu w pamlQcl

pod adreseminnym ni2 pocz4tek pamipci.

jest

w strony. Nie ma mo2liwoSci bezpo$redniego

zapisania lub skasowania jednostki mniejszej

niZ strona. Po szczeg6ly, takie jak tozmiar

i liczba stron, naleZy siggn4i do dokumentac-

ji konkretnego mikrokontrolera. ATmegal62

posiada 112 stron w sekcji RWW oraz 16

stron w sekcji NRWW. Ka2da strona ma roz-

miar 64 sl6w 16-bitowYch (1288)'

Do kasowania, zapisu, programowanla

pamiqci FLASH a Lak2ezabezpieczania pro-

gramu sluZy instrukcja SPM. Jej dztalanie

zale|y odustawieir w rejestrzeSPMCR. Aby

zapozna( srg ze znaczeniemwszystkich jego

bit6w, sp6jrz na rysunek 51.

Sekcje pamieci

Umieszczenie dowolnej danej lub funkcji pod

wybranym adresem a2 prosi sig o istnienie

dyrektywy podobnej do ,,at" BASCOMA czy

niekt6rych kompilator6w C dla '51. W AVR-

GCC mamy mo2liwoS6 umieszczenia zmien-

nej lub funkcji pod wybranym adresem, jed-

nakjest to trochg trudniejsze zadante'W tym

celu musimy poznai podstawy sekcji pamiqci'

W naszym programie domy6lnie tworzo-

nych jest kilka sekcji. Tabela 10 pokazule

najwaZniejsze z nich. Zapoznal sig z nimi,

a nastgpnie zwr6i uwagq na podane obok

zakresy ich adres6w Aby odr62nii poszcze-

g6lne przestrzenie adresowe, dla sekcji two-

rzonej w pamiqci RAM do jej adresu musimy

dodai 0x800000. Oznacza to w praktyce"

ze jeSli chcemy wprowadzi6 now4 sekcjq,

kt6ra bgdzie zawierala jakie6 dane, frzycznie

pod adresem0x100, musimy utworzy6 sekcjE

o adresiepocz4tkowl'rn 0x800100' Podobnie

ma siq sprawa z Pamigci4EEPROM.

Mo2emy zmusii kompilator, aby umie6cil

zmiennq w dowolnej sekcji' Sp6jrz na kod

z listingu l44.Tenprzyl<\ad pokazuje, w jaki

spos6butworzyi zmienn4 kt6rej wafio66 nie

bEdziezmieniala siqpo zerowaniu procesora'

Umieszczanie zmiennych bezpoSrednio

w wybranych sekcjach trzeba stosowa6 do$i

rozwa2nie. Wiadomo na przyldad, Ze jeSli

zmiennej umieszczonej w sekcji .noinit

bqdziemy chcieli przypisai wartoSi, kompila-

tor zglosi bl4d. Nie mo2na w ten spos6btakZe

umiescii zmiennej w sekcji lexf.

jego

zawartorici poptzez zapisanie ,,1" do bitu

RWWSRE.

Uwaga: dane z bufora zostanqtakZe utra-

cone, je6li w trakcie jego wypelniania zosta-

nie wykonany zapis do pamigci EEPROM.

Kasowanie stronY

Aby skasowad stronQw rejestrze Z musi zna-

le26 sip jej adres.Wa2ne s4 tylko bity wska-

zuj4ce numer strony. pozostalenie majq zna-

czenia. Do rejestru SPMCR wpisujemy war-

to6i 0x03 i w1-r,votujemy

instrukcjq SPM.

odblokomnlo sekcliRWW.

Podczas aPisusekcjaR\JW isst

blokowanadoodc4/tu (crytana

byejedyniesekcia NRVVry).Po

zakohczsniu

procesu

Zapis bufora do

pamigci FLASH

Zawarto\( bufora mo2e-

my zaptsal jedYnie do

strony, kt6ra jest Pusta

(zostala skasowana).W

rejestrze Z m:usiznale26

siq adres pocz4tku stro-

ny, do kt6rej bgdziemY

siq odwoty'rruai. WszYst-

kie pozostale bttY, Poza

numerem sffony, muszQ

byi wyzerowane. Do

rejestru SPMCR, Pisule-

my wartoS6 0x05

i wywolujemY

instrukcjg SPM.

"':l*"1!!,,Y!**:iiiti:xt::k:::!?:"'?',11l"oi"it"r));

W bardzo podobny spos6b mo2emy w wy-

branej sekcji umiescid funkcjq. Funkcjq

mozemy umiescii jedynie w sekcji odnosz4-

cej sip do pamigci programu a wiqc znajduj4-

cej siq w zakresieadres6w 0x0 do 0xTFFFF'

DomySlnie posiadamy tylko jedn4 takq sek-

cjg, jednak nic nie stoi na przeszkodzie aby

utworzy6 drug4. W tym celu musimy zajrzed

do pliku makefile. Sp6jrz na listing 145'

Rys. 5{ Znaczenie bit6w

w rejestrze SPMCR

Pisanie

bootloadera

W tej chwili wiesz ju2

w jaki spos6b odblva

siE programowanie pamipci procesora. JeSIi

co6 jeszcze jest niezrozumiale, poczekal, az

zaczniemy pisai przykladowy program.

Samo programowanie pamiEci to tylko

ustawianie odpowiednich rejestr6w oraz

wl.rvolywanie instrukcji SPM. Praktycznie

jedynym problemem, z jakim nie mieliSmy

jeszcze do czynienia, jest koniecznoSi

Zapis strony pamiqci programu sklada siq

z trzech element6w:

1 Zapis bufora stronY

2. Kasowanie stronY

3. Zapis bufora do Pamigci FLASH.

Kasowanie strony moze odbYwai sig

zar6wno przed, jak i po wypelnieniu bufora.

Zale|y to od potrzeb naszegoprogramu, a dla

Tabela {O Podstawowe sekcie

programu tworzonego w WinAVR

Sekcja

.text

Zakres PrawidlowYch adres6w

pamiqci nie ma wipkszego znacze-

Sekcjata zawiera kod program*

,r_O od 0x00000000 do 0x0007FFFF

ZnajdujEsie w niejponadtospecjalne sekcie'inito-goraz 'fin

.data TutajmieszczE siezmienne globalneorazstatyczne'

ktore sq inicjowane jakqs wartosci+

.bss Zawierazmienne globalneorazstatyczne,

kt6renie sq inicjowane ZostanEustawione na wartosi domyslnq

.noinit Fragmentsekcji'bss. Zawierazmienne globalneorazstalyczne'

kt6reniesq inicjowane. Po starcie programuich wartoSc

nie jest zmienianaUmozliwia to zachowanie wartosci

niekt6rychzmiennych mimozerowanla procesora

Zawieradanedla Pamieci EEPROM

Ir";r.o"t"t"

od 0x00800000 do 0x0080FFFF

Zapis bufora stronY

Wypelnianie bufora strony odblrva sig za

pomoc4 instrukcji SPM. Do adresowanta

stuZy nam wtedy rejestr Z, przy czym waZna

jest tylko jego czgsi odpowie dz\alna za adres

slowa na danej stronie. Dan4 do zapisania

musimy umieSci6 w rejestrach Rl:R0.

od 0x00800000 do 0x0080FFFF

od 0x00810000

do 0x008'lFFFF

PaZdziernik

2006 Elektronika

dlaWszYstkich

Programowanie Pamieci

FLASH

Zapis danych do pamiqci programu nie jest

tak prosty jak zapis do pamiqci RAM czy

EEPROM. Pamiqi ta zorganizowana

zapisu,

wpisanie 1 do tego bitu i wykonanie

instrukciiSPM odblokowuje sekcje

RWW do odczytu.

www ,alarmu-ge

tard.pl

Wida6 na nim fragment opcji linkera, kt6ry

powinieneS odszuka6 oraz liniq, kt6r4nale2y

dopisa6. Aby wszystko dzialalo prawidlowo,

nalezy jeszcze wcze6niej ustawi6 zmiennq

BOOTSTART. Dla wygody proponujq zrobi6

to na samym pocz4tku pliku, zgodnie z listin-

giem 146. Zwracam uwagQ na to, ze adres

pocz4tku sekcji liczony jest w bajtach, a nie

w slowach. Bajt o numerze 0x3800 odpowia-

da slowu 0zlC00. Adres ten odpowiada

wybraniu najwiqkszegodostqpnego rozmiaru

botloaderadla ATmegal62.

testowej aplikacjiskonfrguruje-

my pbrtkez wySwietlaczem LED' Wy6wiet-

lacz wrykorzystamy w bardzo ograniczony

spos6bjako zestawdiodSwiec4cych

nam sprawdzi6, jak funkcjonuje umieszczenie

funkcji w sekcji .bootloader. Program nie po-

winien w1'rnaga6specjalnych wyja6nief. Jego

zadaniem jest wySwietlenie na wy6wietlaczu

kreski, gdy uruchomiono program gl6wny'

a kropki, gdy wylvolana zostalafinkcja boot.

do wska-

zywania aktualnegostanu programu.

Konfiguracja procesora do PracY

z bootloaderem

Jeszczezanim program zostanie wyslany do

procesora,dobrze byloby dokonai jego konfi-

guracji. Wykorzystamy do tego celu progra-

mator BASCOM'a ze wzglqdu na jego czytel-

noS6i pogl4dowo6i.

Bity, kt6re tzeba zmreni(, zostaty wyt62-

nione na rysunku 53. ZatwaL zawartoi| roz-

wijalnej listy dotycz4cej wektora resetu.

Wpisz program do procesora,a nastQpnlewy-

pr6buj dwie r62ne warto6ci w tym miejscu.

Zgodnie z oczekiwaniem, zal,e2nre od usta-

wienia bitu BOOTRST uruchomiona zostanie

albo aplikacja (funkcja main), albo bootloader

(funkcja boot), co objawi siq wySwietleniem

na wySwietlaczukeski w pierwszl'rn przy-

padkuikropkiwdrugim.

sprzqtuutw6rz nowypro-

jekt (w materialach dodatkowYch

nazwalem go bootsect). Dodaj do

niego plik makra.h z poprzedniego

lwiczenia. W standardowl,rn pliku

makefile wprowadZ zmianY wY-

szczegolnione na listingach 145

orzz 146, IJtut6rz ptste phki hard-

def.h oraz bootsect.c.

Do pliku harddef.h wpisz zawar-

to56listingu 147. Listing ten opisu-

je calkowicie nasz komputerek w konfigurac-

ji z wy6wietlaczem LED. Listing 148 to pro-

pozycjaprostego programu,kt6ry pozwoli

Listing 145 Twonenie nowej sekcji

4. --- Linker Options ---

# -wI,.. :

tell Gcc to pass this to linker.

-N4ap:

create mapfile

-cref:

add cross reference to mapfile

: -wl,-Map=$(TARGet).map,-cref

LDFLAGS += $ (EXTT4EI'4OPTS)

LDFLAGS += $(PRINTF-LIB) $(SCANF_LIB)$(il4ATH_LIB)

# Wprowadzenie nowej sekcji

LDFLAGS+= -Wl,-section-start=. bootloader=$(BOOTSTART)

Listing 146 Zmienna okreilaiqca poczqtek nowei sekcji

BooTSTART : OX38OO

Adrssstrony.\trybiera strone

dokasowania orazzapisu.

"iN

Adrcsslowanadanejskonie.Musi byc

r6wny0 w chwili zapisywaniastrony'

Listing 148 Tut umiuzczenia funkcii w sekcji bootloader

#i nc.lude <avr,/i o. h>

#include "harddef.h"

#inc'iude "makra,h"

Rys.52 Adresowanie Pamiqci

FLASH

do zapisu

ill

Wiemy juZ jak umieSci6 now4 sekcje

w procesorze. Zaraz spr6bujemy umieScid

w niej wybran4 funkcjq.

int main(void)

,/,/ Konfiguracja portow

eonr(couronr) = 1<<coM1l1<<coM2

1<<coM3 | 1<<coM4 ;

DDR(LEDPoRT) = oxff;

DDR(coMPoRr) = 1<<coM1 | 1<<coM2|

1<<coM3 | 1<<coM4 ;

,// wy6wietlenie kreski

eonr(lrleonr) = -(1<<LED A);

ponr(collponr) G -(1<<coM1);

.q-

lF.

)k-

,by

rc6

45.

Listing 14 7 Plik harddef .h

Rys. 53 Konfiguracia Procesora

do pracy z bootloaderem

#i fndef HA,RDDEF,H_INCLUDED

#defi ne HARDDEF-H*TNcLUDED

#define LED-A 4

#defire LED-B 3

#detlne Lru_L )

#define LED-D 2

#define LED-E 6

#define L€D:F 0

#define LED-G7

#define LED-DP 1

#define LEDPORT B

#define c0M1 5

#define coM2 4

#define coFll 3

#define coM4 2

#define CON4P0RT

return 0;

Dwa podej5cia

do tworzenia bootloadera

Zastan6wmy sigprzez chwilq, jak dziala ptzry -

klad, kt6ry wla6nie stworzyli6my. Gdy wektor

zerowaniajest ustawiony na pocz4tek naszej

sekcji bootloadera, wywo\wana jest znajdu-

j4ca siq na jej pocz4tku funkcja boot. W in-

nym przypadku wywolywana jest funkcja

main. Czy to na pewno wygl4da tak prosto?

Ot62 sqk tkwi w tym, 2e nie. W przypadku

normalnego zerowania,zanim rozpocmie siE

wykonl rvaniefunkcji main, wykonywana jest

voi d

uoot (voi d)

/,/ Konfi guracja port6w

eonr(coueonr) = l<<coMl l1<<coM2|

1<<coM3| 1<<coM4 ;

DDR(LEDPORT)

= oxff;

onn(couponr) = 1<<coM1 | 1<<coM2 |

1<<coM3 | 1<<coM4;

// wySwietlenie kropki

eonr(lnoronr) = -(1<<LED DP);

ponr(couponr) G -(1<<coM1);

#define SwPoRTE

#define 5w1 0

#define 5w2 2

for(;;)

#endaf / / HARDDEF-H-TNCLUDED

$zczeg6llt techniecne

Wady tworzenia bootloadera

przez umieszczanie funkcii

w specialnei sekcii

umieszczona na jej pocz4tku.

Marnowanie zasob6w: Bootloader two-

rzony razemz aplikacj4jest razem znt4kom-

pilowany. Oznacza to, 2e wykorzystlrwane

przez niego zasoby dodaj4 siq do zasob6w

wykorzystywany ch przez aplikacj E.

Problemy z symulacj4: Aktualna wersja

A\rRStudio nie chcewczytywa6 kodu maszy-

nowego z sekcji innej niZ .text. W takrm

przlpadku instrukcje C pojawiaj4 siq, jednak

nie ma mo2liwoSci ich przesymulowania.

Konieczno56 niskopoziomowego pano-

wania nad aplikacj4: Rozwi4zaniewymaga

samodzielnej inicjacji stosu oraz zmiennych

albo pisania calego kodu w asemblerze.

Trudno5ciw zapanowaniu nad kodem:

IJmieszczaj4ckilka funkcji w sekcjibootloa-

dera, nie mamy pewnoSci,kt6ra zostanie

Elektronika

dla Wszystkich

PaZdziernik

2006

Przygotowanie do Pisania

aplikacji

Do pierwszej,

Pierwszy program - testuiemY

mo2liwo56 umieszczenia funkcii

w nowej sekcii

Po przygotowaniu

LDFLAGS

I Programowanie

domySlna inicjacja. Zajrzyj do tabeli 11. Opis

sekcji .init0-9 pokazuje jednocze6nie, co

dzieje siq z naszym programempo urucho-

mieniu. Zapamiqtaj tqtabelkE. Zauwa2 jedno'

czesnie,2e co druga sekcja jest wolna' Umo2-

liwia nam to umieszczeniewlasnej funkcji na

dowolnym etapie uruchamiania systemu.

Przekonamy siq w przyszlo\ci, 2e bywa to

bardzo walne.

Zanim uruchomimy

pnzerwania

Bootloader to zwykle prosty program

i zaprzqganie do jego dzialania przerwari

czqstookazuje siq zbqdne.W przykladowych

programach nie bqdziemy korzystali z tej

mo2liwo6ci. ChcE jednak zaztaczy{ 2e aby

przerwania tzialaty prawidlowo w programie

traduj4cym,trzeba koniecznie przesun46 ich

wektory na pocz4tek sekcji BLS. Musimy to

Gzg6ci wsp6lne

dla nasrych bootloader6w

W naszym boo{oaderze wykorzystamy utwo-

rzorry w czgsci 7 kursu prosty modul obslugi

portu RS232. Ze wzglqdrt ra zaJmowane

miejsce nie bqde przedstawial tutaj calego

programu, postu2q siq jedynie fragmentami.

Caty kodjest dostqpnyna Elportalu.

Na listingu 151 widzimy makro wykonu-

jqce skok do aplikacji. Nie ma w nim nic

magiczrego, ale wygodniej w programie

korzysta6 z makra ntL powtarza6 jawnie

odpowiedni4 wstawkq asemblerow4' Na lis-

tingu 152 tworzymy bufor na dane strony

pamiqci. Do obliczenia jego rozmiaru wyko-

rzystujemy stal4 deklarowan4 dziqki dolqcze-

niu nagl6wka <avr/io.h>,li:t6ra okreSla roz-

miar strony pamiqci w bajtach.

Tabefa 11 Znac;zenie sekcii .inito-9

.inito

JeSli programistastworzyfunkcjg _initO zostanieona wywolanawla6nie z tej sekcji.

,iniil

.init2

.ini$

.init4

.lnit5

.init6

,init7

.init8

,initg

Do wykorzystania przez programistQ'

Skok do funkcji mainO

Listing I 5I Makro skoku do aplikacii

#define :prp-0O asm volatile("jmp

0": :)

Listing I52 Bufor a pamipci MM na pruesylane dane

uintB_t g-pagebuf f Islu-eaensrzr]

;

Listing 149Przesuniqciesekcji programudo obszaruBLS

#-------- Linker options --------

# -wl,...:

tell Gcc to pass this to linker.

zrobi( jeszcze przed ich

aktywacj4 - najlepiej na

samym pocz4tku funkcji

main. W razie potrzebY,

przesuniEcie przerwarl

umoZliwi prosty kod z listin-

gu 150.

Listing153O

WDT

void in

tribute ( (naked) );

-tvlap:

create maPfile

att;Ibu

);

-cref:

add cross reference to map file

void

ini

oid)

: -WI,-Map=$(TARGET).MAP,-CTCf

LDFLAGS+: $(EXTMEI4OPTS)

LDFLAGS +: $(PRINTF-LIB) $(SCANF_LIB) $(N'IATH-LIB)

# Przesuniecie sekcji programu do obszaru BLS

LDFLAGS +: -Wl.-section-start=.text=$(BOOTSTART)

if(ucucsx & 1<<wDRF)

rup oO;

Chwilki wyja6nienia wymaga listing

153. Utworzona w tym miejscu funkcja

zapewnia,2e jeSli wystqlitro zerowanie

spowodowane przepelnieniem licznika

WDI natychmiast zostanie uruchomio-

na aplikacja. Gdy w programie pojawia

wehoriw przemari

// tktywacja przesuwania wektor6w przerwai

crcR = 1<<rvcE;

// erzeniesienie wektor6w przerwa6 do BLS

GICR = I<<IVSEL;

To co jest dla nas wa2ne tetaz, to fakt,

2e przy utworzonym ptzez nas programle,

gdy uruchamiamy go w trybie bootloadera,

przed wywolaniem funkcji boot nie jest

wykonywana inicjacja stosu! Nasz program

dziala zgodnie z oczekiwaniami tylko dlatego,

2e jestbardzo prosty. Ju2 wywolanie jakiej-

kolwiek innej funkcji z poziomt funkcji boot

moze sprawi6, 2eprocesorodm6wi pracy.Nie

jest to jedyna wada rozwiqzania, ale wszyst-

kie wynikaj4 z tego,2e staramy siEpisa6 jed-

noczesnie program bootloadera otaz samq

aplikacjq. Takie dzialanie ma sens tylko

wjednym przypadku: JeSlichcemy, aby apli-

kacja mogla zapisywai do pamiqciprogramu.

mo2emy gdzie6 na koricu sekcji bootloadera

umieScii funkcjE da11ca tak4 mo21iwo66

(przypominam, 2e instrukcja SPM dziala

tylko z sekcji BLS). Do pisania funkcjonalne-

go bootloadera wygodnie jest podej66 trochq

rnaczeJ.

Tym razem bootloader bEdziemy pisa6

jako samodzieln4 aplikacjE.Nam6wimy jedy-

nie linker, aby umieScil caly program w wy-

ranym miejscu pamiqci. Mo2na to zrobid

w bardzo prosty spos6b: przeniefmy cal4 sek-

c1e,

ldea rozwiazania

Komunikacia z bootloaderem

Zanim zaczniemy tworzyd aplikacj q bootloa-

dera, powinniSmy zastanowii siq, jak chce-

my sig z nim komunikowad. W naszym przy-

padku wykorzystamy interfejs RS232'

Aby uruchomic bootloader. komputermusi.

w czasienie dlu:2szym niz sekundaod zero-

wania procesora,wyslai. bajt tworz4cy znak

' ! '. Je6li bajt taki zostanieodebrany, bootloa-

der odpowiada znakiem potwierdzenia '@"

\M tym momencie, aby wej56 w tryb bootlo-

adera konieczne jest przeslanie ci4gu

'boot\n'. Bootloader odpowiada w taki sam

spos6bi od tej chwili przyjmuje ju2 polece-

nia. Skomplikowanie wej6cia do bootloade-

ra, ma na celu unikniqcie przypadkowego

jego wl4czenia.

Komendy maj4 postai pojedynczych liter.

Obslugiwane bqd4 nastqpuj4cekomendy:

q - wyjScie z programu bootloadera i skok

do aplikacji.

i - identyfikacja, mikrokontroler odpowiada

laricuchem z razwqurz4dzenia; nazwa kofr-

czy siq znakiem '\n'.

v - wersja bootloadera; sterownik odpowia-

da dwoma bajtami w kodzie binamYm'

m - informacja o pamiEci; sterownik podaje,

w kodzie binarnym: rozmiat strony, liczbq

stron mo2liwych do zaprogramatia oraz licz'

bq stron w pamiqci eeprom.

w - zapis danych do bufora; dane przesylane

w postaci binamej

r odczyt danych z bufora; dane przesylane

w postacibinarnej

f - zapis bufora do pamiqci flash

e - zapis bufora do pamiEci eeprom.

Zwracam uwagE na brak moZliwoSci

odczytywania pamiqci - to najlepsze zabez-

pieczenie przed kopiowaniem naszego kodu'

Istnieje natomiast mo21iwo66 sprawdzenia

danych wpisanych wcze6niej do bufora. Daje

to mo2liwoSi sprawdzenia, zanim przeSlemy

bufor do zapisania,czy w transmisji nie poja-

wily siq przeklamania.

Je6li sterownik $Ykryje nieznan4 komen-

dq, odpowiada znakiem zapyt.ania. W pro-

gramie przyjqto zasadq, 2e tam gdzie naleiy

potwierdza6 dane,' @' oznacza prawidlowe

dzialanie a '#'

.text zgodnie z listingiem 149.

Teraz program bootloadera mo2emy pisa6

identycznie jak ka2dqinnq aplikacjq. Niekt6-

rzy doceni4 tak2e moiIiwo$6 wykorzystania

orzerwaf w bootloaderze.

oznacza wyst4pienie blqdu

(brak potwierdzenia).

,.{

PaZdziernik

2006

LDFLAGS

Listiilg I50Preeniesienie

siq funkcja _init0, kompilator umieszcza j4

w taki spos6b , 2e bgdzie ona wryolana zaraz

po resecie procesora (patrz tabela 11).

Koniecznie musi to byi funkcja z atrybutem

naked (gola). Brak tego atrybutu powoduje

dodanie przez kompilator dodatkowegokodu,

kt6ry powoduje zawieszenie aplikacji. JeSli

aplikacja korzysta z WDT, w przypadku

wyst4pienia jego przerwania walne jest, aby

jak najszybciej powr6ci6 do wykony',vanego

programu. Ponadto, czQstow tego typu apli-

kacji stosujesiq zmienne umieszczonew sek-

cji .noinit, gdziewa2ne jest zapamiqtanie war-

to6ci w chwili wystqpienia zerowania.

W miejscu gdzie aplikacja ma takie dane,

bootloader mo2e miei zmienne inicjowane.

W takim przypadku gdyby uruchamianiebylo

kontynuowane, warto5ci zmiennych aplikacji

ulegtyby straceniu. Rozwi4zanie z listingu

153 sprawia, 2e caly bootloader jest bardziej

..przezroczysry"dla aplikacji.

Samo przejScie w tryb programowania

przedstawiam w szarejramce ,,Komunikacja

z bootloaderem". Nie bqdq omawial tego

fragmentu kodu ze wzglqdu na to, 2e nie

wnosi on nic nowego. Tak samo pominiemy

obslugq komend: ,rg", ,ri" oraz ,rv". S4 one

latwe do zrozvmienia na podstawie udostqp-

nionych kod6w.

o organizacji pamiqci. Jej zasadniczqczqS(

pokazuje listing 154. Interesuj4cy punkt

zaznaczylem kolorem. Obliczanie iloSci do-

stgpnych dla aplikacji stron odbywa siE na

podstawie informacji o miejscu w kt6rym

umieszczony zostal bootloader. ZauwaZ, 2e

zmienna BOOTSTART zostala utworzona

w pliku makefile i kompilator C nic o niej nie

wie. Jak wiqc umo2lwi6 jej wykorzystanie?

Rozwi4zania s4 dwa:

1. Zdeklarowac ztpelnie niezale2nie stal4

BOOTSTART w pliku harddef.h.

2. Przeslac wartoS6zniennej BOOTSTART

do kompilatora C z poziomlupliku makefile.

O ile pierwsze rozwi4zanienie wymaga

wyja6nieri, z drugiego jeszcze nie korzystali6-

my. Opis znajduje siq, razem z listingiem

155, w niebieskiej ramce.

Program mohesz wypr6bowa6 razem ze

znajduj4cym signa Elportalu programem slu-

iqcym do wysylania kodu programu.

Bqdziesz mial wtedy okazjg zatwaLy{ 2e

program jest ladowany wyru2nie szybciej ni2

ptzez prosty interfejs ISP.

Pelny asembler

Bootloader jest programem, na kt6ry mamy

niewiele miejsca. Jest to dobre miejsce

do wypr6bowania swoich mo2liwoSci w napi-

saniu duzego fragmentu kodu w asemblerze.

Przepiszemy teraz ra asembler funkcjq zapi-

suj4cqbufor do pamiqci FLASH.

Rys. 54 Zmiana ustawieri dotllcz4ca

plik6w.S

WczyQrwanie

ofaz wysylanie strony

Poniewa2 program byl pisany w najprostszy

moZliwy spos6b, dane do zapisu do pamiqci

s4 wysylane w postaci ci4gu liczb binarnych.

Brak jest jakiegokolwiek zabezpieczenia

przed przeldamaniami. Dlatego zostal wpro-

wadzony mechanizm umoZliwiaj4cy odczyta-

nie zapisanej strony. Po wyslaniu strony pro-

gramu a jeszczeprzedjej zapisem.program

mo2e dokonad sprawdzenia poprawnoSci

danych. Praktyczne pr6by wykazaly,2e mimo

tak prostego rozwiqzania, przeklamania pod-

czastransmisji s4bardzo rzadkie.

U2lrwanie w kodzie pro-

gramu stalej BOOTSTART

Ciekawy drobiazg wystEpuje w odpowiedzi

na komendE ,rm"

Listing 156 - kod komendy 'f

U-

uint16 t page;

// oczekiwanie na potwirdzenie

rs put('f');

if('@' != rs qetO)

conti nue;

// pobranie adresu

page = rs getO;

paqe l= (uint16_t)rs_qetO<<8;

// przeslanie adresu do kontroli

rs_put(page & Oxff);

rs put(page >> 8);

if('@' != rs qetO)

conti nue ;

///////// //// //// /// ///// ////// //

// Procedura zapisu

uint16 t i;

..;.+o +*

- wypisanie informacji

B.ootloader z .wykotryst?- -

infomacji opamiqci

// aozniar strony (w bajtach)

rs put((srla paeusrze)&Oxff) ;

rs put((spu peersrzu)>>8) ;

// tloi( stron

rs_put ((eoorsranr/2/srla eacrs r zr)&0xf f ) ;

rs_put ((goorsranr/2/spru pecrs r zr)>>8) ;

// tloi( stron eeprom

rs put (((rztlta+L) /2 / spyt paersrze)&Oxf f) ;

rs_put (( (s2rNo+t) / 2 / spv pacES r zE)>>8) ;

niem wsparcia avr-libc 1.4

Listing 156 pokazuje czqS6kodu wykonywa-

n4 na komendg ,,P'. Zwr66 szczeg6ln4uwagq

na spos6b wykorzystania funkcji z pliku

<avr/boot.h>. Takie napisanie bootloadera

jest wygodne tbardzo pogl4dowe.

aEc.."ccc

Wsparcie bootloadera

przez avr-libc 1.4

Gdy postanowimy do naszego programu

dotrqczyl plik nagl6wkowy <adboot.h>,

uzyskamy dostqp do wygodnych funkcji

umo2liwiaj4cych napisanie programu ladu-

j4cego. Dla nas najwa2niejszes4nastqpuj4-

ce funkcje:

bootlage_erase(adres) - przygotowuje

kasowanie strony.Adres jest adresembajto-

lYym.

boot_page_fill(adres, dana) - wpisuje

16-bitow4 dan4 do bufora strony.

boot_page_write(adres) - zapisuje bufor

strony do pamiqci FLASH.

boot_rww_enableQ -

Frr-!

- - p-eebuff;

ABC...GGC

Deklaracja stalych dla preproce-

sora G z poziomu pliku makefile

W WinAVR tytulowe dzialaniejestbardzo

proste,trzebawiedziei tylko czegoszuka6.

Listing I 55 Dqliniowanie stalych dla kompilatora C

w pliku makefle

# P-lace -D or -U options here

CDEFS = -DF-CPU=$(F-CPU)UL

CDEFS +: -DBOOTSTART=$(BOOTSTART)

eeprom busy waitO;

boot page erase(page);

// oczekiwanie na skasowanie pamiqci

boot_spm_busy_wait O ;

// wypelnianie bufora strony

for (i=0; i<sPM PAGESTzE; i.F2)

;

rr.,-*-L,.rr P--,-+;

ry a= (*pbuff++) << 8;

boot page titt(page + i, w);

// zapisanie bufora do pamiqci

boot_page_write (page) ;

// oczekiwanie na zakoriczenie operacji

boot_spn busy waitO;

// ektywacja sekcji RWW

boot rww enabfeO;

// <oniec zapisu

//// //// // // //// //// ///// //// ////

Szuka6musimy czego6,co pokazuje listing

155.Opcia:

-Dna2wa=ci

ag-znakow

odpowiada umieszczeniuw ka2dyrn kompi-

L-

odblokowanie zajq-

W tym miejscu znajdujemy wyjaSnienie,

jak to siq dziele, 2e w kodzie moZemy

korzvstai ze stalei F CPU.

tej sekcji RWW.

boot_spm_busy$ - sprawdza,czy instruk-

cja SPM jest zajqta.

boot_spm_busy_wait0 - czeka na zakoh-

czetie dzialania instrukcii SPM.

// eotwierdzenie dokonania zapisu

rs put('@') ;

Elektronika

dlaWszvstkich PaZdziernik

2006

Listing154Wjpisywanie

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: