概述

高速微控制器系列的一些成員集成了內(nèi)部EPROM或ROM用于程序存儲。但是，某些應(yīng)用需要程序存儲器的系統(tǒng)內(nèi)重新編程。使用帶有內(nèi)部程序存儲器的Maxim高速微控制器重新加載閃存或NV RAM等外部非易失性存儲器，可以輕松實現(xiàn)這種系統(tǒng)。與使用具有內(nèi)部NV RAM程序存儲器或昂貴的引導塊閃存的設(shè)備相比，使用內(nèi)部程序存儲器作為引導加載程序可以獲得的低成本解決方案。

最常見的引導加載程序配置包含兩個元素：使用引導加載程序或引導加載程序編程的微控制器，以及用于保存用戶應(yīng)用軟件的外部存儲設(shè)備（如NV RAM或閃存）。當系統(tǒng)在上電或外部復位后復位時，它將開始從微控制器的內(nèi)部程序存儲器中執(zhí)行指令。微控制器內(nèi)的引導加載程序代碼首先檢查“加載器/無加載程序”;激勵，例如特定端口引腳上的邏輯低電平、串行端口字符等。這允許系統(tǒng)決定是否應(yīng)加載新的用戶程序，或者是否應(yīng)使用現(xiàn)有用戶程序開始執(zhí)行。如果未收到激勵，表示不需要負載，則器件將通過ROMSIZE功能禁用內(nèi)部程序存儲器，并從外部存儲器開始執(zhí)行。如果存在刺激，器件將執(zhí)行引導加載程序例程并開始重新編程外部存儲器。

本應(yīng)用筆記將舉例說明設(shè)計人員如何使用外部閃存或NV RAM為基于高速微控制器的設(shè)計增加系統(tǒng)內(nèi)可重編程性。介紹了一般的硬件和軟件設(shè)計指南。支持本文所述技術(shù)的軟件示例可通過Maxim的匿名FTP站點（互聯(lián)網(wǎng)）或BBS以電子格式提供。

調(diào)用引導加載程序

有幾種方法可以調(diào)用加載程序。最簡單的方法是專用于一個通用I/O引腳，作為高速微控制器內(nèi)部復位例程的一部分進行采樣。本應(yīng)用筆記中的示例使用P1.7和INT5，因為它對現(xiàn)有8051代碼設(shè)計的干擾最小。復位后，器件將開始從內(nèi)部 EPROM 執(zhí)行代碼。內(nèi)部程序?qū)σ_執(zhí)行快速測試，以確定是否應(yīng)調(diào)用加載程序。由于此引腳在重置后默認為高狀態(tài)，因此建議將此引腳上的低條件用作調(diào)用加載器的信號。使用中斷引腳還允許器件在通過中斷服務(wù)例程重置以外的時間調(diào)用加載程序。用于斷位邏輯低電平的方法可以像專用開關(guān)一樣簡單，也可以通過RS-232電纜從主機進行更復雜的連接，在連接時將引腳拉低。

另一種方法是使用串行端口調(diào)用引導加載程序。重置后，設(shè)備可以連續(xù)輪詢串行端口以查找字符。如果在指定的時間段內(nèi)未收到字符，程序?qū)⑼顺黾虞d程序并開始從外部存儲器執(zhí)行。這種方法的優(yōu)點是不需要通用端口引腳。它的主要缺點是，設(shè)備在運行用戶應(yīng)用程序之前每次重置時都會遇到固定的延遲。

退出引導加載程序

將新軟件加載到外部存儲器后，或者如果不需要加載程序操作，系統(tǒng)將需要退出加載程序并開始從外部程序存儲器執(zhí)行。ROMSIZE 功能提供了一種快速方便的方法。ROMSIZE 寄存器允許軟件“關(guān)閉”;內(nèi)部程序存儲器并強制所有程序在外部執(zhí)行，類似于將/EA引腳拉低。然后，軟件應(yīng)在 0000h 對復位矢量執(zhí)行 LJMP。

必須從內(nèi)部存儲器存儲器范圍之外的外部存儲器位置修改ROMSIZE寄存器。例如，DS87C520包含16kB的EPROM。修改ROMsize寄存器的指令應(yīng)位于外部存儲器中4000h或更大的地址。如果不這樣做，如果內(nèi)存映射在指令中間切換，則可能導致代碼執(zhí)行失敗。

最簡單的方法是在內(nèi)存的高端映射一個短例程（~16 字節(jié)）。如果使用 64kB 的內(nèi)存空間，則可能是 FFF0h。這提供了干擾用戶應(yīng)用程序代碼的最小機會。完成加載程序例程后，軟件將跳轉(zhuǎn)到外部存儲器（本例中位置FFF0h），修改ROMsize寄存器以禁用內(nèi)部程序存儲器，然后跳轉(zhuǎn)到位置0000h。這將模擬用戶應(yīng)用程序代碼的重置。在修改ROMSIZE寄存器之后，必須包括NOP或其他虛擬指令，以允許存儲器選擇電路的一個機器周期來禁用內(nèi)部程序存儲器。建議使用以下例程：

CSEG at 0FFF0h MOV TA, #0AAh MOV TA, #55h MOV ROMSIZE, #0h NOP LJMP 0000h

引導加載程序軟件

引導加載程序可以包含許多不同的功能，這些功能因使用的特定存儲設(shè)備而異。通常，這些應(yīng)包括加載、驗證和 CRC 命令。閃存設(shè)備將需要芯片擦除命令，NV RAM可能會發(fā)現(xiàn)填充命令很有用。

圖 1 說明了引導加載程序的基本操作。軟件首先檢查啟動加載器的信號。如果存在，設(shè)備將執(zhí)行用戶請求的引導加載程序功能。完成后，或者如果未檢測到加載器激勵，器件將跳轉(zhuǎn)到位置FFF0h，修改ROMsize寄存器以禁用內(nèi)部EPROM，然后跳回到重新啟動矢量。這模擬設(shè)備在重置后在地址 0000h 開始執(zhí)行。

圖1.引導加載程序流程圖。

Maxim提供高速微控制器系列的引導加載程序示例。本應(yīng)用筆記中引用的所有軟件均可下載（ZIP）。程序集語言源文件HSM_LOAD。ASM 包含可選的包含文件，以支持多種不同的內(nèi)存類型，包括閃存和 NV RAM。以下是支持的一些命令的列表：

將英特爾十六進制文件加載到內(nèi)存?

根據(jù)內(nèi)存驗證十六進制文件

擦除芯片（僅限閃存）

用數(shù)據(jù)填充內(nèi)存范圍（僅限 NV RAM）

計算CRC

修改和讀取端口值

轉(zhuǎn)儲英特爾十六進制格式的內(nèi)存內(nèi)容

出口裝載機

硬件

圖 2 說明了在引導加載程序設(shè)計中使用 29F010 5.0V 閃存。盡管此配置旨在與文件HSM_LOAD中顯示的軟件兼容。ASM，它可以很容易地適應(yīng)其他閃存或NV RAM設(shè)備。某些閃存設(shè)備（如 28Fxxx 系列）需要外部 12V V聚丙烯用于編程。包含這些器件的設(shè)計需要包括電壓源。

圖2.引導加載程序硬件。

盡管 29F010 是 128kB 設(shè)備，但此示例僅通過將 A64 地址線設(shè)置為低電平來使用 16kB。這不會影響閃存命令功能，因為大多數(shù)設(shè)備在其編程算法期間設(shè)計為忽略A16。要使用 A16，請將其連接到未使用的通用端口引腳。請注意，端口引腳將默認為邏輯高電平狀態(tài)，選擇閃存的上限 64kB?？梢栽陂W存器件的端口引腳和A16之間使用逆變器，使其在上電時選擇較低的64kB。這將簡化代碼放置?！癙”;引導加載程序的命令可用于在加載過程中操縱閃存的 A16 引腳，以加載器件的上部和下部 64kB 組。有關(guān)組切換的更多信息，請參見應(yīng)用筆記81：“高速微控制器系列的存儲器擴展”。

DS87C520和DS87C530器件版本A4及更早版本包含與/PSEN信號有關(guān)的勘誤表，需要對上述硬件進行細微更改。在這些器件上，無論器件是使用內(nèi)部還是外部程序存儲器工作，/PSEN信號都會切換。這將在寫入閃存設(shè)備期間導致沖突。圖 3 說明了一種臨時解決方法。此配置限制在從外部存儲器開始操作之前必須刪除 P1.7 上的負載信號。這是一個小問題，因為大多數(shù)應(yīng)用程序?qū)⒃趩为毜牟襟E中對閃存進行編程，重置設(shè)備，然后開始操作。此錯誤將在設(shè)備的后續(xù)修訂版中得到糾正。

圖3.DS87C520/DS87C530 修訂版 A4 的引導加載程序硬件。

審核編輯：郭婷