C8051FXXX單片機FLASH程序的自動升級

作者Email:  wolfman6353@sina.com

引言：

  C8051FXXX系列高速SOC單片機是由美國Cygnal公司開發的完全集成的混合信號系統級芯片，具有與8051兼容的微處理器內核，內部集成FLASH程序存儲器，具有在系統重新編程能力，以C8051F020為例，內部集成64K的FLASH程序存儲器。在系統控制軟件的開發調試階段，可用集成開發環境來下載及測試系統，但當將C8051F020目標系統集成到產品后，則由于操作系統及軟硬件接口不一樣等等原因，不能在最終產品中用集成開發環境來下載FLASH程序，故產品到了用戶處之后，如要再進行FLASH程序的更新，則必須更換相應的集成電路印刷板，造成很多麻煩及不可靠因素。筆者通過實驗，在用戶操作界面的PC機及C8051F020的單片機控制系統之間，通過串行口進行C8051F020單片機控制程序的自動升級及程序加密，從而使用戶只要從互聯網上下載控制程序，即可實現單片機程序的自動升級。以下以64KBFLASH RAM為例簡要介紹單片機目標程序的準備及自動升級的制作過程。

1）系統簡介及自動升級的實現方法

PC機(80486／DX2以上)  具有1.44吋軟驅及串行口。單片機控制系統（具有串行口及內置的FLASH程序區）。PC與C8051FXXX之間通過九針串行接口線相連。設置傳送速率為115200BIT/S。

C8051F020單片機的FLASH RAM分為用戶程序區(0000H~0FDFDH)，廠家保留及加密區(0FDFEH~0FFFFH)兩部分?，F將用戶程序區(0000H~0FDFDH)的0000H~0DFFFH部分用于裝載用戶程序，而0E000H~0FDFDH部分作為引導程序區，引導程序區在升級時不能改變，它用于與用戶操作界面的PC機部分進行程序接收及裝載等工作。

在控制程序區0000H~0DFFFH中，做一握手程序塊，在上電時，用于和用戶操作界面PC機部分進行握手，當接收到PC機部分要進行軟件升級的命令時，程序跳至引導程序區，執行如下流程：

->發送準備升級字節到PC機

->刪除FLASH程序區

->發送開始下載命令到PC機

->接收且放到相應地址

->加密

為了達到自動升級的目的，需要在用戶界面的PC機引導時，自動檢測PC機外設，軟盤控制器，一旦檢索到軟盤中有升級文件及其索引文件，且其版本比現有的單片機控制程序的版本高，則開始執行PC機中的下載程序。 

2)刪除0000H~ODFFFH的FLASH程序區
C8051FXXX系列單片機將FLASH程序區按512字節為一頁(PAGE)來組織，在刪除控制程序區0000H~ODFFFH時，首先屏蔽掉所有中斷，使能程序刪除位PSEE(PSCTL．1)，同時使能PSWE(PSCTL．0)MOVX指令指向FALSH程序區。應用MOVX指令在每一頁的任意一地址寫0FFH，則將該頁的所有字節都置為0FFH，從而實現了該頁的刪除。依此操作可刪除所有的程序頁。刪除部分程序如下：

//刪除0000H’ODFFFH的FLASH程序區
DEL_NEXT_PAGE:    
  CLR EA 
  MOV A,FLSCL
  ANL A,#0FEH
  ORL A,#01H
  MOV FLSCL,A
MOV A,PSCTL
ANL A,#0FCH
ORL A,#03H
  MOV PSCTL,A;#03H  //使能頁刪除及頁寫操作
  MOV A,#0FFH
  MOVX @DPTR,A    //將該頁全填充為0FFH
INC DPH
  INC DPH     //調節頁指針
MOV A,PSCTL
ANL A,#0FDH
MOV PSCTL,A;#03H
MOV A,DPH
  CJNE A,#0E0H,DEL01_NEXT_PAGE
DEL01_NEXT_PAGE:
  JC DEL_NEXT_PAGE

3)從ＰＣ中接收FLASH字節
以下程序用于從PC機中接收程序并放到相應的FLASH地址。在此僅使能PSWE(PSCTL.0)位，使MOVX指令指向FALSH程序區。
MOV DPTR,#0000H
MOV FLSCL,#01H
   MOV PSCTL,#01H;
RECEIVE_NEXT_DOWNLOAD_CHAR: 
   MOV FLSCL,#01H
   MOV PSCTL,#01H;
   JNB RI,$
   CLR RI
 MOV A,SBUF0
   MOVX @DPTR,A
   INC DPTR
   MOV A,DPH
   CJNE A,#0E0H,RECEIVE_NEXT_DOWNLOAD_CHAR
   MOV FLSCL,#01H //FLASH 寫使能
   MOV PSCTL,#01H
   MOV DPTR,#0FDFEH
   CLR A
   MOVX @DPTR,A
   MOV DPTR,#0FDFFH
   MOVX @DPTR,A
   MOV PSCTL,#00H
   MOV FLSCL,#00H
   CYCLE_FOREVER:SJMP CYCLE_FOREVER；死循環
   RET

4)FLASH程序的準備

為了更快地得到—下載到C8051F020的FLASH程序，先在CYGNAL IDE開發環境中，將做好的控制程序編澤，鏈按，然后用廠家提供的串行適配器將PC與目標板連接起來，傳送FLASH程序到目標系統中去。接下來用“UPLOAD MEMORY T0 PILE…”(如圖示)功能將0000H~OEOOOH的FLASH代碼程序上載到硬盤存儲器中，再將此ASCII文件轉化為16進制的HE文件，注意將其十的0DH，0AH等回車換行字節取消，最后生成的HEX文件即可被直接下載到FLASH的0000H~0DFFFH的相應地址中。此HEX文件即可發送至用戶處，用于升級用戶的單片機FLASH程序。

5)C程序的準備
//發送FLASH程序文件到單片機中去
BOOL SendFileToFlash()
{
 unsigned  char ch;
 FILE *fp;
 long int flen,wi=0;
 int i,j;

 if ((fp = fopen("flashwl","rb"))==NULL)
 {
  return FALSE;
 }
 //初使化串口，且與單片機系統握手
 InitialCommuClass();

 //發送數據
 for (wi=0,j=0;wi {
  if (feof(fp)!=0)//到達文件結束
   break;

  fread(&ch,sizeof(unsigned char),1,fp);
        for (;;)
   if (SendAByte(ch)==TRUE)
    break;
     
  Printf("%ld bytes is transmitted!\n",wi); }
 fclose(fp);
 for (;;)
 {
  Printf("All bytes is transmitted!\n");
 }

}

//轉換上載文件為可下載的HEX目標文件
BOOL ConvertFileToFlash()
{
 unsigned  char ch,ru;
 FILE *fp,*fpw;
 long int flen,wi=0;
 int i,j;

 if ((fp = fopen("SOURCEC","rb"))==NULL)
 {
  return FALSE;
 }
 if ((fpw = fopen("HEXOBJECT","wb"))==NULL)
 {
  return FALSE;
 }

 for (wi=0,j=0;;wi++)
 {
  if (feof(fp)!=0)
   break;
  ru=0;
  fread(&ch,sizeof(unsigned char),1,fp);
  if ((ch>=0x30) && (ch<=0x39))
   ru+=(ch-0x30)*16;
  else if ((ch>=0x61) && (ch<=0x66))
   ru+=((ch-0x61)+0x0a)*16;
        fread(&ch,sizeof(unsigned char),1,fp);
  if ((ch>=0x30) && (ch<=0x39))
   ru+=ch-0x30;
  else if ((ch>=0x61) && (ch<=0x66))
   ru+=(ch-0x61)+0x0a;
  fwrite(&ru,sizeof(unsigned char),1,fpw);
  fread(&ch,sizeof(unsigned char),1,fp);/*0x0d*/
  fread(&ch,sizeof(unsigned char),1,fp);/*0x0d*/
  fread(&ch,sizeof(unsigned char),1,fp);/*0x0a*/
  j++;
  if (j==255)
  {
   j=0;
   fread(&ch,sizeof(unsigned char),1,fp);
            fread(&ch,sizeof(unsigned char),1,fp);
   fread(&ch,sizeof(unsigned char),1,fp);
   fread(&ch,sizeof(unsigned char),1,fp);
            fread(&ch,sizeof(unsigned char),1,fp);
   continue;
  }
 }
 fclose(fp);fclose(fpw);
}
結束語

以上所介紹的FLASH自動升級程序的ＰＣ部分在VC6.0及TC2.0中開發，并與805lFXXX系列的單片機聯機成功，并最后用于在用戶處的單片機FLASH程序升級。