嵌入式开发ARM系统代码固化的串口实现

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                    　　早期的嵌入式程序采用“编程—烧写—修改—烧写”的开发模式，大量的时间消耗在重复烧写芯片上，增加了开发成本和研发周期。
　　之后发展到仿真器阶段，虽然简化了开发模式，但是由于仿真器与ARM芯片的兼容性等因素，经常会发生程序在仿真器上能正确运行，但是固化之后运行却出现问题的情况。
　　程序的固化是软件开发过程中重要的一环，一般可通过JATG口、网口及串口等进行烧写。相比之下，串口实现更为便捷,更值得推广。笔者在开发1C1T小灵通中继站的过程中，通过编制烧写程序，利用串口将编译后的目标代码发送给 ARM处理器；由ARM处理器内部的监控程序将目标代码写入片外Flash，实现程序的在线烧写。这样不仅简化了电路设计，而且降低了开发成本，缩短了开发时间。
　　1 烧写原理及过程
　　硬件连接如图1所示，ARM开发板一方面通过串口与PC机连接，另一方面通过20针IDC宽带线与仿真器相连，再由仿真器通过25针并口插座与PC机的LPT口相连。开发板通电后即可进行烧写工作。
　　ARM开发板与PC机的连接



　　ARM处理器的7种运行模式
　　堆栈初始化程序如下：
　　InitSTack
　　MOVr0,lr;保存返回地址
　　MOV r1,#Mode_SVC:OR:I_Bit:OR:F_Bit;设置管理模式堆栈
　　MSRcpsr_c, r1
　　LDRr13, =SVC_STACK
　　MOVpc,r0;子程序返回
　　系统硬件初始化包括设置外部存储器的类型、数据位宽度等，完成之后即可通过“B Main”语句跳转到C语言主程序。与LDR指令相比，虽然跳转范围小，但是32 MB的地址空间跳转足以满足程序需要，而且运行得更快。
　　2.2 烧写主程序设计
　　Main函数功能主要包括接收串口数据、解析映像文件及写入外部Flash，如图3所示。串口函数主要由init_sio()、 init_val()和send_data()组成。函数init_sio()用于对串口通信参数的设置：波特率，57 600 b/s；奇偶校验，无；数据位，8位；停止位，1位。init_val()是对接收到的数据进行转存，为了提高接收速率，把接收到的数据先暂存到外部 SRAM中。如果程序量较小也可以选择暂存到芯片内部的RAM（64 KB）中，等接收完毕后再对其进行解析。send_data()用于向串口回送烧写工作的信息。



　　SRecord文件格式
　　其中，SID表示当前记录的类型，常见的有S0、S1、S5和S9等，各个类型代表的意义不同，如S9所在语句表示文件的结束；数据长度代表本句后面数据的长度；地址的字节数会因不同的S记录而异，一般为2字节，表示的是后面的数据在存储器中的地址。
　　一个S记录的长度不会超过78字节，所以每次读数据的长度设为78字节，通过判断文件类型（如S3为0x5333）的标志位来确定一个S记录的开始。解析过程就是根据SID确定数据长度，截取数据部分，传递要写入Flash中的地址。
　　最后一步就是如何将数据写入Flash。不同类型Flash存储器的编程与擦除指令也不太一样。本系统使用的是Hyundai公司生产的HY29LV160。
　　向Flash存储器的特定寄存器写入地址和数据命令,就可对Flash存储器进行烧写、擦除等操作。编程指令只能使“1”变为“0”,而擦除命令则可使“0”变为“1”,因此正确的操作顺序是先擦除、后编程。当Flash被擦除后读出的数据应为0xff。写指令编程如下：



　　编译语句
　　其中，0x10000000是ml7338内部RAM的起始地址，编译完成后生成loader.axf文件。
　　需要注意的是，要固化的代码应转化为SRecord文件。可在编译器下ARM fromELF﹥Output format中选择Motorola 32 bit Hex,或者使用以下编译语句处理：
　　>fromelfnodebug filename.axfm32 filename.txt
　　以上两种方式都将产生SRecord文件。通过仿真器把烧写程序下载到ml7338的内部RAM中,运行后即可固化PC端通过串口工具发送过来的应用程序代码。固化完成后拔掉仿真器，当系统复位或上电后Flash存储器被映射到起始地址0x0处,装入的可执行映像文件即可得到执行。
　　结语
　　本文所写的烧写程序虽然是针对小灵通芯片ml7338的，但是已经把它拓展到了基于ARM的32位嵌入式系统，开发人员只需对框架略做修改即可编写自己的烧写程序。整个系统采用ARM汇编语言和C语言开发，因此可以方便地移植,而且对编写基于网口的监控程序也具有重要的参考价值。
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