MSP43F149系列單片機(jī)的IAP系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案解析

TI公司的MSP430系列單片機(jī)是具有很高實(shí)用性價(jià)值的產(chǎn)品，在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，特別是它的超級(jí)低功耗特性，是目前所有其他單片機(jī)無法比擬的。IAP（InApplication Programming）是用戶自己的程序在運(yùn)行過程中對(duì)用戶Flash的部分區(qū)域進(jìn)行燒寫，目的是為了在產(chǎn)品發(fā)布后可以方便地通過預(yù)留的通信口對(duì)產(chǎn)品中的固件程序進(jìn)行更新升級(jí)。
　　要實(shí)現(xiàn)IAP功能，通常需要在設(shè)計(jì)固件程序時(shí)編寫兩個(gè)項(xiàng)目代碼：第一個(gè)項(xiàng)目程序不執(zhí)行正常的功能操作，而只是通過某種通信管道（如USB、USART、一些無線設(shè)備）接收程序或數(shù)據(jù)（可執(zhí)行HEX文件），執(zhí)行對(duì)第二部分代碼的更新；第二個(gè)項(xiàng)目代碼才是真正的功能代碼。這兩部分項(xiàng)目代碼同時(shí)燒錄在用戶Flash中，當(dāng)芯片上電后，首先是第一個(gè)項(xiàng)目代碼開始運(yùn)行，再去更新第二段代碼。
　　根據(jù)IAP的特性，以及MSP430系列沒有自帶IAP功能的特點(diǎn)，必須自行編寫IAP程序來進(jìn)行片內(nèi)Flash的燒寫，這樣才能達(dá)到升級(jí)的目的。以下將詳細(xì)介紹如何進(jìn)行IAP升級(jí)設(shè)計(jì)。
　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體構(gòu)想是，通過無線的方式，將需要升級(jí)的二進(jìn)制文件直接下載到相應(yīng)的地址空間，然后讓單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行IAP升級(jí)。
　　這里的重點(diǎn)是要編寫一個(gè)“螞蟻搬家”代碼，因?yàn)樗皇窃贛SP4 30F149片內(nèi)Flahs區(qū)里運(yùn)行的，而是在設(shè)定的RAM區(qū)運(yùn)行。RAM空間有限，所以用匯編代碼編寫（推薦，也可以用C語(yǔ)言寫，然后再精簡(jiǎn)為匯編語(yǔ)言），不能有堆棧的操作，代碼不能超過2 KB。
　　1 硬件設(shè)計(jì)
　?。?）系統(tǒng)主芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
　　首先簡(jiǎn)單介紹一下MSP430F149的內(nèi)部存儲(chǔ)地址結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，這樣有助于對(duì)它進(jìn)行IAP的升級(jí)設(shè)計(jì)。
　　
　　由圖1可以看出，ROM和RAM同一個(gè)地址空間，尋址空間為64 KB，采用馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，使用一組地址數(shù)據(jù)總線，地址為0000H～FFFFH，RAM地址區(qū)域?yàn)?200H～09FFH，代碼區(qū)ROM為1000H～FFFF。
　　（2）外擴(kuò)的Flash芯片結(jié)構(gòu)
　　為了能夠?qū)⒁?jí)的文件（一般是IAR編譯出來后，要經(jīng)過第三方軟件換為二進(jìn)制文件）先保存在一個(gè)地方，系統(tǒng)必須外擴(kuò)1片F(xiàn)lash（當(dāng)然也可是其他介質(zhì)）。由于MSP430F149系列單片機(jī)的SPI接口有2個(gè)，因此選擇了具有SPI接口的Flash芯片，如SST25VF016（16 Mb）等系列。該芯片電壓為2．7～3．6 V，剛好符合MSP系列單片機(jī)低功耗電壓的要求，操作指令非常簡(jiǎn)單。外擴(kuò)Flash硬件框圖如圖2所示。根據(jù)保存數(shù)據(jù)的要求，可以設(shè)計(jì)為多片，使保存的空間更多。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)好存放升級(jí)文件的首地址和該文件的大小。