AT91SAM7xx 系列是Atmel 公司推出的基于ARM7內核的32位MCU。用戶代碼編譯在Thumb 模式下可獲得16位指令寬度，從而節(jié)約內部程序空間。目前這個系列芯片的內部Flash空間范圍從32KB到256KB， RAM空間范圍是8KB 到 6?KB。除了SAM7S32外，這個系列的芯片都內嵌有USB2.0全速通訊模塊。本文介紹的就是基于USB接口的用戶程序升級工具。
我們知道 Atmel 公司為這個系列芯片提供了 SAM-BA 下載工具。這個工具在產品階段的應用有一定的局限，就是為了啟動芯片內部的 SAM-BA 程序，用戶需要短接芯片的TST引腳到電源端，然后上電10秒鐘，再重新上電．本文介紹的Boot-loader 程序常駐在芯片內部Flash空間，啟動方法是用戶按住產品的一個特定的按鍵然后上電。這樣大大簡化了產品固件的升級過程。
1 Boot-loader 在Flash中的位置
為了在整個SAM7Sxx系列中通用同一個Boot-Loader程序，我們把它定位在Flash的低端位置偏移量為0x800至0x15ff位置，共占用3584個字節(jié)空間。相應的用戶程序在鏈接時要避開使用這段地址。筆者采用的是IAR編譯環(huán)境，需要修改鏈接目標定位控制文件達到定位目標文件的目的。以S256為例，需要修改at91SAM7S256_NoRemap.xcl 文件
? Boot-loader 的鏈接控制文件中需要修改的項目有:
-DROMSTART1=00 中斷向量表起始位置
-DROMEND1=3F 中斷向量表結束位置
-DROMSTART2=800 目標程序起始位置
-DROMEND2=15FF 目標程序結束位置
CODE, ICODE CONST 的定位同樣需要相應的修改。
? Boot-loader 啟動文件為Atmel提供(Cstartup.s79)，但需要作一定修改:
RSEG ICODE:CODE:ROOT(2) 改為RSEG INTVEC:CODE:ROOT(2) 把異常向量表定位在0x00至0x3f.
異常向量表的末端添加語句RSEG ICODE:CODE:ROOT(2) 把啟動代碼定位在CODE段．
? 用戶應用項目需要修改at91SAM7S256_NoRemap.xcl文件中
-DROMSTART1=00 中斷向量表及啟動代碼起始位置
-DROMEND1=7FF 中斷向量表及啟動代碼結束位置
-DROMSTART2=1600 目標程序起始位置
-DROMEND2=3FFFF 目標程序結束位置
CODE, ICODE CONST 的定位同樣需要相應的修改。以避免和Boot-Loader 地址重疊。
2 Boot-Loader 的實現(xiàn)
2.1 Boot-Loader 的啟動
上電復位后，PC指針首先指向Boot-Loader，Boot-Loader首先初始化IO口，然后判斷用戶有無按下啟動Boot-Loader的按鍵。如果該鍵沒有被按下，同時Flash內有用戶代碼，則跳到用戶程序入口。下面代碼是用匯編寫用戶入口子程序。
PUBLIC EnterUser
CODE16
EnterUser:
ldr r1, = 0x15fc ; 0x15fc 保存用戶入口地址
ldr r0, [r1,#0]
bx r0
如果用戶在上電時有按下該鍵，則運行Boot-Loader 的主循環(huán)。
2.2 USB 驅動
USB驅動采用HID類以省下開發(fā)驅動程序的需要．HID的報表采用如下結構：
const char LoaderDescriptor[] = {
0x06, 0xA0, 0xFF, // 廠家定義用途
0x09, 0x01, // 廠家定義用途
0xA1, 0x01, // 報表集合：應用
// The Input report
0x09, 0x03, // 廠家定義的報表ID
0x15, 0x00, // 邏輯最小值 (0)
0x26, 0xFF, 0x00, // 邏輯最大值(255)
0x75, 0x08, // 報表位寬(8 位)
0x95, 0x03, // 報表長度(3 )
0x81, 0x02, // 輸入報表
// The Output report
0x09, 0x04, // 廠家定義的報表ID
0x15, 0x00, // 邏輯最小值 (0)
0x26, 0xFF, 0x00, // 邏輯最大值 (255)
0x75, 0x08, // 報表位寬
0x96, 0x04, 0x01, // 報表長度(260 字節(jié))
0x91, 0x02, // 輸出報表
0xC0}; // 集合結束
這樣PC下傳的數(shù)據(jù)報大小是260B，其中第一字節(jié)為寫命令，第二，第三字節(jié)是用戶固件的頁地址（用戶固件需編譯為二進制文件*.bin）．接下來是256字節(jié)的固件數(shù)據(jù)。
2.3 Flash 的操作
把所有操作Flash的函數(shù)定義在RAM空間，例如：
__ramfunc int CFlash::Erase_All(void)
因為SAM7Sxx系列的Flash采用單層結構，不允許程序在Flash上運行的同時改寫Flash的內容, 所以要將操作Flash的程序放在RAM中運行.
2.4 數(shù)據(jù)包的處理
第一個數(shù)據(jù)包包含用戶啟動代碼和異常向量表。Boot-Loader需要修改復位向量，并保存用戶入口地址（偽代碼如下）
if (Page == 0) {
Get User Entrance Address
Replace User Entrance Address with Boot-Loader Entrance Address
Program first page into Flash
Set flag to indicate an unfinished task
Calculate checksum and return to PC
}
收到結束指令后需要設置完成標志（偽代碼如下）：
if (Command == END_OF_TASK) {
Write last page into Flash
Reset unfinished flag
Calculate checksum and return to PC
}
如果頁地址與boot-loader 重疊，則不進行寫操作，僅返成功標志給PC：
if ( (Page >= BL_START_PAGE) && (Page <= BL_END_PAGE) ) {
ret = true ;
break ;
}
3 PC端下載軟件的實現(xiàn)簡介
下面是標準的PC端操作流程：
- 獲得USB HID 類GUID
- 獲得所有HID設備結構數(shù)組
- 根據(jù)VID PID 獲得設備信息
- 打開設備句柄
- 與Boot-Loader 進行通訊
以上操作步驟在Windows, MacOS, Linux 中都是通用的，讀者可以在參考文獻3找到關于PC端程序實現(xiàn)的具體方法。
圖 Boot-loader 在Flash中的位置（以SAM7S256為例）
4 結論
本文介紹的實現(xiàn)方法簡化了AT91SAM7Sxx系列用戶程序升級過程。HID類的USB接口增加了產品跨平臺應用的靈活性。筆者測試下載25K代碼約2秒鐘，具有一定實用價值。
參考文獻
[1] at91sam7s_full.pdf. Http://www.at91.com
[2] HID1_11.pdf. Http://www.usb.org
[3] Stuart Allman Using the HID class eases the job of writing USB device drivers. Http://www.edn.com
李隆慶
希爾思儀表（深圳）有限公司