基于PIC18单片机的新颖Bootloader设计

"基于PIC18单片机的新颖Bootloader设计" 本文基于MPLAB软件开发环境设计了一种新颖的Bootloader，并配套编写了PC机端上位机界面程序。其特点是控制灵活，使用便利，系统升级安全可靠。本文将从Bootloader的实现、Intel HEX文件、Bootloader的设计、PC端操作界面的设计等几个方面来阐述。 一、Bootloader的实现 Bootloader是一个小程序，在操作系统内核运行之前运行，主要完成软硬件设备初始化，建立内存空间映射，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，或者加载操作系统映像文件实现系统软件升级，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。Bootloader有2种操作模式：启动加载模式和下载模式。在启动加载模式下，Bootloader从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到RAM中运行，整个过程并没有用户的介入。在下载模式下，目标机上的Bootloader将通过串口、网络连接或者USB等，从上位机下载操作系统文件，然后保存到目标机上的Flash类固态存储设备中。 二、Intel HEX文件 Intel HEX文件是由一行行符合Intel HEX文件格式的文本所构成的ASCII文本文件。在Intel HEX文件中，每一行包含一个HEX记录。这些记录由对应机器语言码和／或常量数据的十六进制编码数字组成。每个记录包含5个域：数据长度域、地址域、HEX记录类型的域、数据域和校验和域。 三、Bootloader的设计 本文所设计的Bootloader程序采用的编译器是MPLAB软件开发环境的mcc18编译器，升级文件格式为Intel HEX格式。根据Intel HEX文件的格式，将文件内容的每一行封装成一帧，加上帧头和帧尾以确保数据传输的可靠性，并采用半双工的通信模式，对错误帧进行重传。 四、PC端操作界面的设计 PC端操作界面主要用来实现以下几个功能：串口参数设置、用户登录、选择系统映像文件和提示用户系统更新完成（或失败）。串口参数设置包括设置串口通道号、数据位数、波特率等参数。用户登录需要输入用户名、密码，与下位机进行验证。选择系统映像文件需要选择系统映像HEX文件，逐行读入并通过串口发送给下位机，如有错误重新选择。提示用户系统更新完成（或失败）需要显示系统更新进度，提示用户系统更新结果。 五、设计中的几项关键技术及注意事项 在设计Bootloader时需要注意以下几点：如果一次性将HEX文件中全部数据通过串口发送给目标芯片，则在通信过程中发生一字节的错误传输，就将导致全部数据需要重新发送；并且还要考虑到芯片的写Flash处理速度与串口速率的大小关系，否则将导致接收数据的丢失。为加强通信的可靠性与串口速率的可变性，本文所设计的Bootloader采用半双工的通信模式与上位机进行通信：以HEX文件的一行作为一帧数据，每帧数据校验结束后向上位机发送回复数据，上位机根据回复数据判断发送数据帧的正误来选择重发或继续发送下一帧；并且在进行升级之前与上位机通信进行用户名和密码的核对，以确保当前的升级操作不是误操作。