PIC18系列单片机中使用BootLoader

引 言

　　PIC单片机的BootLoader属于需要自己写程序的那种，可以根据自己的需要写出各种功能的BootLoader程序来。目前，比较常见的BootLoader程序有Microchip公司的C18版本和着名的PICC编译器厂商HI-TECH公司（以下简称HI-TECH）的PICC18版本。它们的相似之处在于都占用了系统的0x00～0x1FF的程序空间。Microchip的版本是用纯彙编写的，而HI-TECH的版本是用C语言编写的。
　　在PIC系列单片机中，只有PIC18系列和PIC16F87X系列的单片机才有IAP功能，才能够使用BootLoader功能。下面只介绍PIC18的BootLoader，PIC16F87X的BootLoader与它类似。

1 BootLoader程序的工作原理

　　BootLoader是一段引导程序，在单片机上电/複位后在用户程序之前先运行。运行后判断当前是否需要进入升级状态。如果不需要升级，就直接运行Flash中原有的程序；如果需要升级，首先擦除旧的程序，然后从串口接收用户程序，同时写入Flash中。接收数据时，需要进行校验，保证接收到的数据是正确的，避免将错误的程序写入到芯片中。
　　PIC18单片机只有一块Flash，可以在Flash的任何位置擦写（甚至可以将BootLoader自身擦除）；而51单片机一般都是两块Flash，只能够从一块Flash上擦写另一块Flash，而不能擦写自身。
　　BootLoader程序原则上是可以放在整个程序空间中的任何位置的，但是为了简单方便、具有通用性和尽量减少对用户程序的影响，使用了从0x00开始的一段程序空间。
　　BootLoader程序可以多种方式获取数据，包括串口、并口、I2C、SPI、USB等；但是从实际使用来看，使用串口无疑是最方便的。
　　为了使得用户程序可以获得最大的程序空间，就需要BootLoader程序尽可能的简短。在这裏，Microchip和HI-TECH都将BootLoader程序设计为小于200H个字节（100H个字）。使用0x00～0x1FF这个区域还有一个重要原因是，这个地址的空间有特殊的写保护特性。
　　PIC18单片机虽然有多个中断源，但只支持两级中断，有两个中断向量，分别位于0x08和0x18；而BootLoader程序占用了0x00～0x1FF的空间，这意味着需要重新定位中断向量，使新的中断向量指向用户的中断程序，这样才能保证正常运行用户程序的中断程序。

2 程序的使用方法

　　（1） HI-TECH的BootLoader程序
　　在HI-TECH的PICC18编译器的examples文件夹下，有一个Bootldr子文件夹，裏麵就是HI-TECH的BootLoader程序。这是一个完整的程序，可以直接进行编译，编译后的HEX可以用编程器下载到芯片中。
　　（2） 用户系统的要求
　　如果需要使用BootLoader，要求用户系统中有一个RS232串口可以和计算机进行通信。
　　（3） 程序的配置
　　下麵是程序的主要参数，如果它们设置得不正确，会影响程序的使用。
　　VERB0：冗馀模式，有更多的提示，但是会占用更多的程序空间，建议不用。
　　BOOT_TIMEOUT：等待超时的时间，0～9s（再长了也没有意义），默认为5s。
　　BAUD：串口通信的波特率，默认是9 600。
　　FOSC：用户系统的时锺频率，默认是4 MHz。
　　NINE：通信是否使用第9位数据位，默认不使用。?
　　FILL_BYTE：程序空间擦除时使用的填充数据，默认值是0xFF。?
　　PROG_START：用户程序的起始位置，默认是0x200。?
　　其他的参数可以先不用管，在需要时再修改，它们不影响通信和下载。

　　（4） 程序的编译

　　有两种方法对BootLoader程序进行编译：

　　① 命令行方式。使用命令行时，典型的用法是：
　　picc18 -8f452 bootldr.c -o -zg -noerrata?
　　上麵的最后一个参数 -noerrata是PIC18Fxx2系列单片机需要的，若是其他型号，就不用加入；而参数 -18f452是指定单片机的型号，如果是其他型号，就修改为实际使用的型号。
　　② 使用MPLAB IDE。使用MPLAB IDE时，首先按照正常方式建立一个新的工程文件，选择工程文件目录，然后加入HI-TECH的Samples/Bootldr目录下文件bootldr.c和bootldr.h。建立工程文件时，选择MCU的型号为实际使用的型号，选择C编译器为HI-TECH的PICC18编译器。

　　（5） 用户程序的配置
　　使用HI-TECH版本的BootLoader，对用户程序的修改是非常少和简单的，只需要修改用户程序的偏移量就可以了，而不需要修改任何程序代码或进行任何特殊的配置。因为BootLoader程序需要占用0～1FFH的空间，所以用户程序需要从200H处开始运行，即设置程序的偏移量为200H。方法是在MPLAB IDE中，从菜单中选择Project→Build Options...→Project，在PICC-18 Linker页标下的Specify offset for ROM（ROM代码偏移量）中输入偏移量200（注意这裏输入的已经是十六进制了，不用再转换），如图1所示。