采用TCP协议实现ethernet bootloader

来源：互联网发布：淘宝店铺首页装修尺寸编辑：程序博客网时间：2024/06/05 14:07

　　TCP/IP Stack

　　Microchip TCP/IP Stack是免费的，广泛应用于PIC单片机中。由于有远程更新程序的需求，我决定开发基于TCP协议的ethernet bootloader, 主要使用了Microchip TCP/IP Stack的TCP模块。最终我开发出来的ethernet bootloader 在PIC18F97J60上验证通过。整个实现上分两部分，一部分是单片机端的基于TCP协议的bootloader程序，我将其命名为PhnBoot_v2.0, 另外一部分是PC端同样基于TCP协议于单片机互动的通信程序，我将其命名为PhnLoader_v2.0。我还定义了PhnBoot_v2.0和PhnLoader_v2.0之间传输数据的通信协定。下面将细说我是如何实现的。

　　通信协定

　　单片机端PhnBoot_v2.0和PC端PhnLoader_v2.0之间的通信数据包采用以下协定

　　定义如下:

STX - Start of packet indicator
ETX - End of packet indicator
LEN - The length of true data
DATA - General data 16 bytes, only first LEN of datas are true
CMD - Base command
ADDR - Address up to 24 bits ( ADDRL , ADDRH , ADDRH)

　　具体有以下Base command:

RD-VER: 0x00 -- Read Version Information (最终版本删除了此命令)
RD_MEM： 0x01 -- Read Program Memory (最终版本删除了此命令)
ER_MEM: 0x03 -- Erase Program Memory
WR_MEM： 0x02 -- Write Program Memory
WR_CFG： 0x04 -- Write Configuration Registers

　　PhnLoader_v2.0 功能

　　定义好了通讯协定, 接着就按照协定去实现PhnLoader_v2.0。 PhnLoader_v2.0的具体功能包括选择IP地址，端口和协议类型, 目前只支持TCP协议, 建立TCP服务器，加载应用程序Hex文件，Parse 应用程序的Hex文件，一行一行解读Hex文件，一旦收到连接请求，建立TCP连接，一旦收到应用程序跟新请求，立刻按照通讯协定采用TCP协议发送Hex记录到单片机，接收单片机发送回来的Response，发送完毕后断开TCP连接，发送期间出现问题就立马结束发送。

　　PhnLoader_v2.0 主要代码段

　　PhnLoader_v2.0是用C#实现的，是我在利用空余时间自学C#后写的，上面提到的功能都实现了。

 View Code

　　PhnLoader_v2.0 用户界面

　　PhnBoot_v2.0 功能

　　在PhnLoader_v2.0完成后，接着就是完成PhnBoot_v2.0。 PhnBoot_v2.0主要功能就是使用Microchip的TCP/IP Stack建立TCP Client，发送连接请求，建立连接后发送更新应用程序请求，接收PhnLoader_v2.0传送过来的Hex记录。解读Hex记录中的启始位，命名，地址，数据和结束位，将数据烧录到指定的程序存储器的位置上，然后通过ethernet返回Response消息给PC端PhnLoader_v2.0。

　　PhnBoot_v2.0 位置

　　PhnBoot_v2.0放置在程序存储器的头部，大小为0x4C00程序字。

　　Interrupt Vector Remap

　　由于PhnBoot_v2.0位于程序存储器的头部，需要对Interrupt Vector进行remap. 代码如下。

    #define APP_START                                                    0x4C00    #define REMAPPED_APP_HIGH_INTERRUPT_VECTOR  0x4C08    #define REMAPPED_APP_LOW_INTERRUPT_VECTOR   0x4C18     #pragma code low_vector_section=0x018    void low_vector (void)    {        _asm            goto REMAPPED_APP_LOW_INTERRUPT_VECTOR        _endasm    }    #pragma code high_vector_section=0x08    void high_vector (void)    {        _asm            goto REMAPPED_APP_HIGH_INTERRUPT_VECTOR        _endasm    }

　　PhnBoot_v2.0 主要代码段

　　PhnBoot_v2.0 是用C语言写的，Microchip 8-bit C Compiler--MCC18编译的。

        switch (GenState)        {        case SM_HOME:            ARPResolve(&Server.IPAddr);            if (ARPIsResolved(&Server.IPAddr,&Server.MACAddr))            {            #ifdef STACK_USE_UDP                MySock = UDPOpen(ClientPort,&Server,ServerPort);            #endif            #ifdef STACK_USE_TCP                MySock = TCPOpen((DWORD)&Server, TCP_OPEN_NODE_INFO, ServerPort, 0);            #endif                if (MySock != INVALID_SOCKET)                {                    tick = 0x4000;                    delay = BOOT_TIMEOUT;                    GenState++;                }            }            else            {                tick--;                if (tick==0)                {                    tick = 0x4000;                    if (delay == 0)                    {                        delay = BOOT_TIMEOUT;                        GenState = SM_CLOSE;                    }                    delay--;                }            }            break;        case SM_READY:            #ifdef STACK_USE_UDP            if (UDPIsPutReady(MySock) > BUFFER_MAX)            {                UDPPutString(ok);                UDPFlush();                GenState++;            }            #endif            #ifdef STACK_USE_TCP            if (TCPIsConnected(MySock))            {                TCPPutString(MySock,ok);                TCPFlush(MySock);                GenState++;            }            #endif            else            {                tick--;                if (tick==0)                {                    tick = 0x4000;                    if (delay == 0)                    {                        delay = BOOT_TIMEOUT;                        GenState = SM_CLOSE;                    }                    delay--;                }            }            break;        case SM_RESPONSE:            #ifdef STACK_USE_UDP            networkBytes = UDPIsGetReady(MySock);            #endif            #ifdef STACK_USE_TCP            networkBytes = TCPIsGetReady(MySock);            #endif            if (networkBytes >= BUFFER_MAX)            {            #ifdef STACK_USE_UDP                UDPGetArray(line_buffer, BUFFER_MAX);                UDPDiscard();            #endif            #ifdef STACK_USE_TCP                TCPGetArray(MySock,line_buffer,BUFFER_MAX);                TCPDiscard(MySock);            #endif                                if (line_buffer[0] == STX && line_buffer[BUFFER_MAX - 1] == ETX)                {                    switch (line_buffer[CMD_INDEX])                    {                    case WR_MEM:                        EECON1 = PGM_WRITE;                        WriteMem();                        break;                    case WR_CFG:                        if (!last_block_written&&!CFG_NUM)                        {                            WriteStart();                            last_block_written = 1;                            ResetBlockBuffer();                        }                        CFG_NUM++;                        EECON1 = CFG_WRITE;                        WriteCfg();                        break;                    case ER_MEM:                        EECON1 = PGM_ERASE;                        EraseMem();                        break;                    case RUN_APP:                        if (!last_block_written)                        {                            WriteStart();                            last_block_written = 1;                            ResetBlockBuffer();                        }                        GenState++;                    default:                        break;                    }                    #ifdef STACK_USE_UDP                    if (UDPIsPutReady(MySock) >= BUFFER_MAX)                    {                        UDPPutArray(line_buffer, BUFFER_MAX);                        UDPFlush();                    }                    #endif                    #ifdef STACK_USE_TCP                    if (TCPIsPutReady(MySock) >= BUFFER_MAX)                    {                        TCPPutArray(MySock,line_buffer, BUFFER_MAX);                        TCPFlush(MySock);                    }                    #endif                }            }            else            {                tick--;                if (tick==0)                {                    tick = 0x4000;                    if (delay == 0)                    {                        delay = BOOT_TIMEOUT;                        GenState = SM_CLOSE;                    }                    delay--;                }            }            break;        case SM_CLOSE:            while (!TXSTAbits.TRMT);            TXREG='>';            #ifdef STACK_USE_UDP            UDPClose(MySock);            #endif            #ifdef STACK_USE_TCP            TCPDisconnect(MySock);            #endif            MySock = INVALID_SOCKET;            _asm                goto APP_START            _endasm            break;        }

　　如何使用　

　　1. 使用MCC18编译PhnBoot_v2.0，

　　2. 使用pickit3烧录PhnBoot_v2.0的Hex文件到目标板中。

　　3. 拔除pickit3烧录器

　　4. 将目标板与PC的接入同一局域网，并设置PC的IP地址和目标板的IP地址为同一网域，打开PhnLoader_v2.0用户界面，选择IP, 端口，和通信协议。

　　5. 点击PhnLoader_v2.0用户界面上的“.."按钮加载需要烧录的应用程序Hex文件 (注意：由于PhnBoot_v2.0占用了程序存储器头部0x4C00程序字，所以应用程序编译需要设置Code offset为0x4C00)。

　　6. 重启目标板，接着立刻在PhnLoader_v2.0界面上点击Download按钮。如果超时未点击Download按钮，目标板会自动跳转到上次烧录的应用程序中去。

　　7. 烧录完毕，再次重启目标板, 2秒后目标板开始正常运行应用程序。

　　之后每次更新应用程序，只需重复步骤 4 ~ 7 就可以了。

　　主要特性

　　本PIC ethernet bootloader有以下主要特性

　　1. 使用了Microchip免费的TCP/IP Stack，采用TCP协议。

　　2. C语言写的，MCC18 编译。

　　3. 非常容易移植。

　　4. 支持FLASH烧写, 快速，占用空间小。

　　5. 不支持EEPROM烧写。

　　6. 支持CONFIG BITS/IDLOC 烧写。

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