基于MC9S12XS128的车载控制器CANBootloader的设计与实现.docx

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基于MC9S12XS128的车载控制器CANBootloader的设计与实现

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田洪杰孔微

【摘?要】飞思卡尔MC9S12XS128控制器刷写程序按照常规做法需要使用BDM下载器通过专用接口进行刷写，在车载控制器的开发过程中需要频繁的进行程序刷写操作，传统的刷写方式操作十分不便。Bootloader技术能够使用通用接口对单片机程序进行刷写，本文基于MC9S12XS128对Bootloader技术进行了应用和验证，并成功的实现了通过CAN接口对程序的刷写操作。

【关键词】Bootloader;單片机;CAN总线

1.技术背景

车载控制器的开发周期长，程序控制逻辑复杂，在开发过程中会经常对控制器的程序进行升级、更改。传统的程序下载接口需要使用专用下载器进行程序的刷写、修改，当控制器装车后，如果需要修改程序，就需要重新拆卸控制器，操作极为不便。bootloader技术是预先在单片机中刷入一个底层服务程序，实现通过通用接口（如串口或者CAN接口）对单片机中的程序进行刷写，无需对控制器进行重复拆装，极大的方便了控制器的开发过程。也为后续产品程序的更新升级提供了更便捷的途径。

MC9S12XS128简介：

MC9S12XS128单片机是Freescale的一款成熟的16位经型通用控制器，满足车载环境要求，在汽车电子、工业控制等领域具有广泛的应用。本文将使用MC9S12XS128单片机并通过其CAN接口实现bootloader功能。

2.CANBootloader总体设计

Bootloader使用CAN接口进行数据通信，因此在单片机上电后需要对CAN接口进行必要的初始化设置，当初始化完成后，bootloader会监听通信接口的指令，如果收到bootloader刷写命令，bootloader程序会跳转到程序刷写模式。接收上位机发送的程序数据并写入到单片机的P-Flash中，即完成用户程序的刷写。在控制器实际使用时，大多数情况下是为了执行控制功能，因此在没有刷写任务时应当自动跳转到用户程序执行。在Bootloader的监听逻辑中，加入了一个延时判定条件，当端口上长时间（2s）没有收到来自上位机的连接指令，Bootloader将会跳转到用户程序的起始地址，并执行用户程序。

3.自定义协议

Bootloader使用的是通用数据接口，在CAN总线上同时还会有其他数据的交互。因此需要给bootloader程序和上位机规定一套通信协议，来区分数据指令和bootloader刷写指令。本次设计中，将上位机的ID设置为02即只有报文的ID为02时才判定为执行bootloader相关的指令，另外还规定了进行flash操作的口令以及进行flash擦除、flash写入等指令操作的代码等，协议规则如下。

4.内存划分

Bootloader程序与用户程序需要分别存储在不同的内存区域，这样在程序执行时才能避免两个程序的数据相互干扰。因为Bootloader程序在程序启动时就需要执行，所以把bootloader划分到存储区域的起始区块，剩余区域划分为用户区域，用于存储用户程序，用户程序存储区域的起始划分为向量表地址。地址的划分可以在程序工程的prm文件中进行，具体的地址划分如下。

0x4000TO?0x43FF;//1kB?用于bootloader

0x4400TO?0x47FFRELOCATE_TO0x3C00;//映射到RAM

0xC000TO?0xDEFF;//用户程序中断向量表

0xE100TO?0xFEFF;//用户程序

划分完成后在编写程序时将程序按照划分的地址进行分配即可。

5.Bootloader运行实现

在Bootloader执行flash刷写操作时，因为刷写的是程序存储区域，需要将程序（bootloader程序）复制到单片机RAM中运行。在bootloader的通信程序中用到了CAN接收中断，在RAM中运行程序时，需要将Bootloader的中断向量表映射到内存中的相应区域，程序复制到RAM和中断向量偏移代码如下。

MoveCodeIntoRam（（byte*）0x4400，（byte*）0x3C00，0x400）;//代码复制到RAM

IVBR=0x3F;?//偏移中断向量表

*（UINT16*）（0x3F00+0xB2）=（UINT16）CAN_receive;//中断向量重定向

Bootloader程序复制到RAM中运行后，就可以进行P-Flash的刷写操作。通过CAN接口接收上位机发送的数据并将数据写入到对应的地址。需要注意的是MC9S12XS128单片机在执行Flash擦除操作时最小擦除单位是1扇区，写入时是一次写入8个字节。当bootloader