bootloader: teoria de operação e implementação via usb para pic

Bootloader: Teoria de operação e implementação via USB para PIC Slide 1

Bootloader: Teoria de operação e implementação

via USB para PIC

Eng. Daniel Rodrigues de Sousa Universidade Cruzeiro do Sul - UNICSUL


Sobre o palestrante…

Daniel Rodrigues de Sousa

Engenheiro eletricista formado pela Universidade Cruzeiro do

Sul - 2001

Autor dos livros Microcontroladores ARM7 – O poder dos 32

bits, Desbravando o PIC24 – Conheça os Microcontroladores de

16 bits, Desbravando o PIC18 – Recursos Avançados,

Desbravando o Desbravando o PIC18 – Ensino Didático, todos

pela Editora Érica


Agenda

Básico sobre Bootloader

Desenvolvimento de Bootloader

Mapeamento da aplicação

Soluções Microchip

Exemplos


Microcontrolador PIC


Por quê bootloader?


Programando sem bootloader

Necessário treinamento de pessoal

Programadores caros

Softwares adicionais


Programando com bootloader

Upgrade de firmware - DIY

Sem hardware adicional

Aplicação host (PC) simplificada

Evita caros recalls

USB/UART/ Ethernet


Exemplos reais

Atualização de firmware em: MP3 Players

Telefone celular

Setup boxes

Satélites (aplicações espaciais)

No PC, instalação do sistema

operacional usando uma pendrive

ou CD ROM “bootável”


Concepção


Concepção

Aplicação

Memória de programa (Memória Flash)

Bootloader

Reset

Partição

Aplicação rodando


Concepção


Bootloader

Reset

Era

se


Concepção

Nova

aplicação


Bootloader

Reset

Pro

gra

maç

ão


Fluxograma

Reset

Modo de atualização de FW

Roda aplicação

Ini. Clocks/Periféricos

Trigger presente? sim

Aplicação válid.? não

Entra em loop e

executa

comandos do PC

Reset

Comando


Comandos do Bootloader


Comandos do bootloader

Comando de atualização de Firmware

Erase Flash

Program Flash

Verify Flash


Sequência de comandos

PC

Erase (Start Address, End Address)

Program (Hex Record)

Erases

Flash

Programs

Hex

Record

Ack

Ack

Verify (Start Address, End Address)

Calculates

CRC CRC

Calculates

CRC

Compare

CRCs Verificação OK

se ambos CRC forem iguais

PIC Bootloader


Projetando Bootloader


Desenvolvimento em Embedded Host

Alternativa: Usar um PC no lugar de um

microcontrolador

Custo alto e um exagero para sistemas embarcados

Solução: implementar um Embedded Host


Embedded Host Embedded Host conectas com um número fixo de

periféricos USB – Drivers USB fixos no firmware

Ventagens: Pequeno, firmware embarcado pouco complexo

Exemplo: Datalogger remoto de temperatura Download dos dados em uma pendrive

Sem conexão com o PC, mas você pode ler os dados gravados na pendrive


Periférico USB Device

Responde ao Host, não inicializa uma comunicação

Requer drivers para ser reconhecido pelo Host

Hardware/Firmware para responder ao Host


O que devo saber?

Arquitetura de memória

Particionando a Flash

Lidar com interrupções

Lidar com configurações de

devices (registradores)

Registradores de controle da Flash

Básico sobre Linker Script

Edição de Linker Script


Arquitetura de memória do PIC18


Memória RAM (Mem. de dados)

Access RAM PIC18Fxxxx

Register File Map

000h

07Fh

256 Bytes

Bank 0 GPR

Bank 1

GPR

Bank 2

GPR

Bank 13

GPR

Bank 14

GPR

Bank 15 GPR

Access SFR

Access RAM

Access SFR

080h

0FFh

100h

1FFh

200h

2FFh

D00h

DFFh

E00h

EFFh

F00h

FFFh

F7Fh

F80h

00h

7Fh

80h

FFh

Access Bank

Memória de dados até 4 Kbytes

Dividido em bancos de 256 bytes

Metade do banco 0 e metade do banco 15 forma um banco virtual para acesso rápido de registradores


Memória de Flash (Mem. de programa)

On-chip Program Memory

Reset Vector

High Priority Interrupt Vector

Low Priority Interrupt Vector

000000h

000008h

000018h

1FFFFEh

Unimplemented

Program Memory

(Read as ‘0’)

008000h

007FFEh

21-bit Program Counter

31 Level Stack

Stack Level 1 Stack Level 2

Stack Level 30 Stack Level 31

Memória contínua, contador deprograma capaz de gerenciar até 2Mbytes


Arquitetura de memória do dsPIC e PIC24


Máximo 12 MB 4M x 24-bit 23-bit PC (PCH & PCL)

PC incrementa em words (LSB sempre ‘0’)

Reset Vector no end 0 Duas tabelas de

interrupções Espaço de código de

usuário de 200h to 7FFFFEh

000000h

7FFFFEh

FFFFFEh

PC<22:1> 0 0 0 23

Co

nfi

g S

pace

U

se

r S

pa

ce

Unimplemented

Device ID

Config Registers

On-Chip User Flash

Memory

Alternate Vector Table

Flash Config Words

Reset Vector

Interrupt Vector Table 000004h

000104h

000200h

Memória de Flash (Mem. de programa)


Near Data Memory 8 KB

Unimplemented

Optionally Mapped into Program Memory Using PSV

0x8001

0xFFFF

0x8000

0xFFFE

SRAM Space

X Data Ram

0x0801 0x0800

Y Data Ram 0x1FFE

SFR Space 0x0001 0x0000

0x07FF 0x07FE

2 KB SFR Space

MS Byte Address

LS Byte Address

16-bits

MSB LSB

Dual Port RAM Up to 2 KB Dual-Port DMA RAM

Memória RAM (Mem. de dados)



Mapa de mem.

física

Dev Config Reg

Boot Flash

Reserved

SFRs

Reserved

Program Flash

Reserved

RAM

0x1FC02FFF

0x00000000

Mapa de mem. virtual

Dev Config Reg

Boot Flash Reserved

SFRs Reserved

Program Flash Reserved

RAM

0xBFC02FFF

0xA0000000

KS

EG

1

Dev Config Reg

Boot Flash

Reserved

Program Flash

Reserved

RAM

0x9FC02FFF

0x80000000

KS

EG

0


Boot Flash

Aplicação

Flash

Bootloader

Aplicação

Opção 1




Boot Flash

Aplicação

Flash

Opção 2

Bootloader Part-1

Bootloader Part-2

Aplicação


Manipulando os registradores de configuração

Boot Flash

Aplicação

Flash

101000010

001010111

110111010011101

110101010101110

101110111101110

110111010101001

110101010101010

101010101010111

001010100011111

111110011111101

Device

Configuration

Register

Settings

Bootloader.hex

101000010

001010111

110111010011101

110101010101110

101110111101110

110111010101001

110101010101010

101010101010111

001010100011111

111110011111101

Device

Configuration

Register

Settings

Application.hex


Boot Flash

Aplicação

Flash

101000010

001010111

110111010011101

110101010101110

101110111101110

110111010101001

110101010101010

101010101010111

001010100011111

111110011111101

Device

Configuration

Register

Settings

Bootloader.hex

101000010

001010111

110111010011101

110101010101110

101110111101110

110111010101001

110101010101010

101010101010111

001010100011111

111110011111101

Device

Configuration

Register

Settings

Application.hex

No Over-

writing



Dicas de desenvolvimento:

Implementar um “check” no bootloader

para evitar sobre escrita ou apagamento

dos registradores de configuração

Aplicação “reusa” configurações setadas

no bootloader



Mapepando Aplicação/Bootloader


Por quê falar do Linker?

Aplicação

Memória de programa Flash

Bootloader

Reset

Partição


Fluxograma de compilação

User Input


Juntando os arquivos .hex 1101000010

0010101111

110111010111011

110101010101110

101110111101110

110111010101001

110101010101010

101010101010111

001010100011111

111110011111101

Bootloader.hex

Application.hex

1101000010

0010101111

110111010111011

110101010101110

101110111101110

110111010101001

110101010101010

101010101010111

001010100011111

111110011111101


Merge da imagem da Aplicação e

Bootloader para programação em

produção

Remove as seções sobrepostas

Juntando os arquivos .hex

Existe alguma

ferramenta?


Recursos

Ferramenta de linha de comando

do compilador HI-TECH C®

Junta 2 arquivos .hex para

produzir um único arquivo .hex

Remove todas as seções

sobrepostas automaticamente

HexMate – Merge de .hex


Uso

A opção “+” retira seções sobrepostas

do bootloader

HexMate – Merge de .hex


PIC16F1/PIC18F Small, Low Power, Low Cost

Up to 16 MIPS 14- to 80-Pin Packages

Up to 128KB Flash Up to 4KB RAM

USB 2.0 Device Support

Migration

Perf

orm

an

ce

100+ USB PIC MCUs The industry’s strongest

scalable product, family,

and software migration

path

Microcontrolador PIC USB Portfolio

PIC24F/PIC24E/dsPIC33E Low Power, GPU, DSP Engine

Up to 70 MIPS 28- to 144-Pin Packages

Up to 512 KB Flash Up to 96KB RAM

USB 2.0 Device, Embedded Host, OTG

PIC32 High Performance, Pin Compatible to PIC24F

80 MHz, 1.53 DMIPS/MHz Up to 80 MIPS

28- to 100-Pin Packages Up to 512 KB Flash Up to 128 KB RAM

USB 2.0 Device, Embedded Host, OTG

32-bit

8-bit

16-bit


Ôba, código… :D


Obrigado! http://www.portalmcu.com.br

@PortalMCU

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