### 使用xModem协议的AVR单片机BootLoader设计详解 #### 一、AVR单片机的特点 Atmel公司的AVR系列单片机以其高性能、低功耗等特点著称，广泛应用于各种嵌入式系统中。对于BootLoader的设计来说，AVR单片机的一些特性尤为重要： 1. **内置Flash**: AVR单片机内部集成了Flash存储器，这使得它可以直接运行存储在Flash中的程序，而无需外部存储设备。更重要的是，这些单片机具备自编程功能，即可以通过特定指令对内部Flash进行读写操作，这对于实现BootLoader功能至关重要。 2. **串行通信**: AVR单片机通常配备一个或多个串行通信接口(SPI、USART等)，这些接口支持多种通信协议，包括xModem等，从而为BootLoader通过串口接收程序更新提供了可能。 #### 二、BootLoader的原理 BootLoader是一种特殊的程序，它的主要任务是在系统启动时加载并运行操作系统或其他应用程序。具体到AVR单片机的BootLoader，其核心功能包括： 1. **程序升级**: 当需要对AVR单片机中的应用程序进行更新时，BootLoader负责接收新版本的程序代码并通过xModem等协议将其写入单片机的Flash存储器中。 2. **程序引导**: 在程序升级完成后，BootLoader会自动跳转至新的应用程序入口处，开始执行新的程序。 3. **异常处理**: 在无法进行程序升级的情况下，BootLoader还需要能够检测到异常并采取相应的措施，比如重试或恢复到旧版本。 #### 三、xModem协议详解 xModem协议是一种简单的文件传输协议，常用于低速数据传输场景。它适用于AVR单片机BootLoader的设计，原因在于： 1. **简单易用**: xModem协议结构简单，易于实现，特别适合资源受限的单片机环境。 2. **可靠传输**: 每个数据包都会经过校验和确认，确保数据的准确无误传输。 **xModem协议的具体格式如下**: - `` (Start of Heading): 用来标识数据包的开始。 - ``: 表示数据块的编号。 - `<~BlockNo>`: `` 的取反。 - ``: 包含128字节的有效数据，不足128字节时需要填充。 - ``: 数据块的校验和。 **典型的数据传输流程**: 1. **握手阶段**: 接收方首先发送`NAK`信号，发送方接收到后发送包含数据块的第一包数据。 2. **数据传输**: 发送方发送数据块，接收方对接收到的数据进行校验，并发送`ACK`或`NAK`作为应答。 3. **结束**: 所有数据传输完毕后，发送方发送`EOT`信号表示结束，接收方再发送一次`ACK`确认。 #### 四、基于xModem协议的BootLoader程序设计 1. **硬件配置**: - 使用RS-232接口进行数据传输。 - 波特率设置为115200bps。 - 数据位8位，停止位1位，无奇偶校验。 2. **软件实现**: - **串口接收中断**: 为了高效处理接收数据，采用中断方式实现。 - **超时处理**: - 握手阶段的超时处理: 利用Timer1作为定时器，每超时1秒重发握手信号。 - 数据块中的超时处理: Timer1溢出中断服务程序中设置超时标志，当接收到数据时在中断服务程序中复位Timer1。 3. **BootLoader流程**: - **上电复位**: 单片机上电后进入BootLoader模式。 - **等待命令**: 监听串口是否有升级命令。 - **程序升级**: 收到升级命令后，按照xModem协议接收并存储新程序。 - **程序执行**: 升级完成后，跳转至新程序入口开始执行。 - **超时处理**: 若长时间未接收到升级命令，则直接执行旧版程序。 使用xModem协议的AVR单片机BootLoader设计不仅能够简化程序升级的过程，还能确保升级的安全性和可靠性。这种方式在实际应用中已经被证明是非常有效且实用的解决方案。

为了避免因使用传统BDM工具进行下载应用程序带来的不便，基于飞思卡尔S12X系列微控制器 MC9S12XEPl00，设计并实现了一个应用于整车控制器上的CAN BootLoader．该BootLoader可以通过进行简单的 配置修改而应用于其他的S12X系列微控制器．实验结果表明：BootLoader能正确引导程序运行，准确、方便地 下载应用程序．

基于ARM9的嵌入式系统Bootloader设计与实现

基于ARM9嵌入式BootLoader设计与实现，徐学均，，介绍了基于ARM9嵌入式系统在上电启动后操作系统运行之前BootLoader的启动过程，并设计出了具有良好模块性和可移植性的启动程序，试验�

摘要：程序的引导加载功能已是汽车电控单元中必不可少的部分,基于飞思卡尔16位处理器MC9S12XEP100,采用CAN总线技术,设计了一种Boot Loader。介绍了Boot Loader的实现方法,包括底层驱动构成、引导机制设计、诊断模块设计、存储模块设计以及FLASH安全机制设计等。实验结果表明,Boot Loader能够正确引导程序运行,方便准确的进行控制器软件升级。

摘要：通过专用调试端口实现对开发后期ECU的应用程序更新,过程繁杂且稳定性不高。针对此问题提出一套基于统一诊断服务(Unified Diagnostic Services,UDS)协议并应用于英飞凌TC27x T平台的下位机Bootloader软件。软件采用车载CAN总线为通信介质,通过UDS下载服务流程,编制了Flash擦写函数,通过CAN通信实现了应用程序的更新和Map的映射,实现对车载ECU的在线更新升级。经过实际测试,最终结果表明:该Bootloader可正常完成程序启动加载,能比较准确、方便地将应用程序下载到控制单元

【摘要】针对目前汽车控制器软件刷新速率低的问题，本文作者设计了基于Ethernet和IP的Bootloader刷新软件。通过 研究TCP/IP的通信机制和UDS诊断协议，基于IS013400 DoIP标准，开发了Bootloader软件，实现了通信速率为100NI帅;的 在线刷新，提高了控制器的刷新效率。

本设计书主要讲解 bootloader 的实现过程，需对飞思卡尔 16 位单片机有一定的基础，了解该系列芯片的开发环境 CodeWarrior5.1。

详细介绍了飞思卡尔16位单片机MC9S12XS128实现 bootloader 的方法原理以及实现过程，包括主要核心代码讲解。

摘要：本文采用德州仪器(TI)公司的TMS320F28069系列DSP芯片,阐述了基于CAN诊断通信的bootloader的原理,设计与实现。采用远程下发的方法,将电机控制器程序通过车载信息终端下发至电机控制器ECU中,可实现电机控制器ECU控制策略与控制参数的实时更新,提高产品开发效率,提升用户体验。