AVR单片机固件下载与更新系统的设计与实现.pdfVIP

学兔兔 第 2期 (总第 189期) 机 械 工 程 与 自动 化 NO．2 2015年 04月 MECHAN1CAL ENGINEER1NG ＆ AUT0MAT10N Apr． 文章编号 ：1672—6413(2015)02—0037—02 AVR单片机 固件下载与更新系统的设计与实现 李如忠 (中国工程物理研究院 电子工程研究所 ，四川 绵阳 621900) 摘要 ：设计并实现 了利用 串口的固件下载与更新系统编制单片机 的bootloader程序和上位机下载程序 ，采用 Xmodem协议进行数据传输 ，实现 了AVR单片机 的在应用编程 。该系统简单、可靠 ，设备 的维护方便 ，工 作效率高。 关键词 ：AVR单片机；固件更新 ；固件下载 中图分类号 ：TP273 文献标识码 ：A 0 引言 有了bootloader功能程序 ，可 以在单片机脱离编 AVR单片机是 由ATMEL公司研发的增强型 内 程器的状态下让单片机更新 自己的程序，该功能称为 置 Flash的RISC(ReducedInstructionSetCPU)精简 产 品的固件升级。bootloader程序可以使用任何可用 指令集高速 8位单片机 ，目前广泛应用于工业控制 、通 的数据接 口，根据相关协议 ，读取单片机固件程序代码 讯设备 、家用 电器和仪器仪表等各领域 。很多 AVR (二进制代码)，然后将代码写入到 Flash存储器指定 单片机都提供了引导加载功能，即bootloader功能，单 的区域，完成系统程序 (固件)的更新 。 片机可以通过运行常驻在 Flash中一个特定 区域 的 2 固件下载与更新系统的工作原理 bootloader程序 ，实现 “在应用编程”(IAP)以及系统程 固件下载与更新系统包括上位机 (PC机)程序、单 序的 自动更新等。单片机的固件就是指单片机的系统 片机 bootloader程序和上位机与单片机通信接 口3部 程序 ，是存储在 Flash中实现系统功能的根本组件 ，在 分 。在本系统 中，上位机与单片机的通信接 口采用三 一堂一 开发阶段 ，其也就是开发者为控制单片机所编写 的功 线制串 口，数据传输协议采用应用广泛的Xmodem协 能程序 。 议 。图l为固件下载与更新系统的工作流程，具体如下： AVR单片机 的bootloader功能 同其他一些单片 (1)上位机软件将要升级或下载的单片机 固件文 机不同，它的bootloader程序没有固化在芯片 内部 ，出 件准备好。 厂时是空的，需要 由用户 (开发者)设计实现，这样就增 加了bootloader的灵活性和适应性 ，但也增加 了开发 一一 者使用 bootloader功能的难度 ，特别是对初学者 。如 果 bootloader程序在单片机 出厂时固化在芯片内部， 厂家一般会提供相应 的固件下载 的上位机软件 ，而 AVR单片机 的bootloader程序是开发者 自己编制的， 也就没有 统一 的上位机软件。针对此 问题 ，本文 以 ATMega128单片机为例 ，利用 AVR单片机的 IAP功 能，设计 了一套固件下载与更新系统 ，便于 AVR单片 机的开发与使用 。 1 AVR单片机 IAP功能的实现原