bootloader的功能

1. 與遠(yuǎn)程程序下載端建立可靠的總線通信以獲取要更新應(yīng)用程序；

2. 解析應(yīng)用程序編程文件（S19/HEX/BIN）獲得其在NVM中的地址和程序代碼及數(shù)據(jù)；
   

3. 運(yùn)行NVM驅(qū)動(dòng)將應(yīng)用程序的代碼和數(shù)據(jù)編程到NVM中并校驗(yàn)；

如何建立可靠的總線通信？

1. 不同的ECU通信總線不一樣，具體需要用到某種通信總線取決于實(shí)際應(yīng)用;
2. 通信總線由ECU的MCU外設(shè)實(shí)現(xiàn)，所以在bootloader中必須開發(fā)相應(yīng)的通信總線外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收功能；
3. 為了保證通信的可靠性，必須開發(fā)一個(gè)基于通信總線完善的通信協(xié)議，應(yīng)用程序下載端和bootloader之間需要建立請(qǐng)求命令（request command）、確認(rèn)（acknowledge）、等待（block wait）、錯(cuò)誤重傳（errorre-send）等機(jī)制----bootloader根據(jù)不同的請(qǐng)求命令完成不同的任務(wù)并確認(rèn)操作是否完成（ACK）以及數(shù)據(jù)是否正被確完整的傳輸，若出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤（通過校驗(yàn)和或者ECC實(shí)現(xiàn)），需要進(jìn)行自動(dòng)重傳；
4. 應(yīng)用程序下載端通過需要在PC上基于VC或者C#、QT、Labview等開發(fā)GUI軟件，實(shí)現(xiàn)中要求的總線通信協(xié)議，一般在其底層都是通過調(diào)用相應(yīng)的總線設(shè)備，如USB轉(zhuǎn)CAN/LIN的轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)備的動(dòng)態(tài)庫（DLL）的API接口來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)，相應(yīng)的總線USB轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備都會(huì)提供相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)庫（DLL）。因此bootloader開發(fā)者一般還需具備一定的PC上位機(jī)軟件開發(fā)能力；
   
5. 為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，一般在總線通信協(xié)議中添加信源編碼，即在發(fā)送是對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)和或者ECC計(jì)算并將結(jié)果在通信數(shù)據(jù)幀中和有效數(shù)據(jù)一起發(fā)送，bootloader接收端，接收到數(shù)據(jù)幀后對(duì)有效數(shù)據(jù)域進(jìn)行發(fā)送端同樣的校驗(yàn)和或者ECC計(jì)算，得出結(jié)果與接收到的校驗(yàn)和或者ECC計(jì)算結(jié)果值進(jìn)行比較從而判斷數(shù)據(jù)的完整性。應(yīng)用程序編程文件（S19/HEX/BIN）都具有相應(yīng)的校驗(yàn)機(jī)制，所以可以采取直接傳送程序編程文件行的方式；否則，用戶需要在上位機(jī)軟件中首先解析編程文件，再將其中的地址和數(shù)據(jù)及代碼封裝打包成某種定制的通信協(xié)議，在bootloader中還得對(duì)其進(jìn)行解包，這樣一來，略顯麻煩，但有些主機(jī)廠為了知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，有自己的bootloader協(xié)議，這種情況下，bootloader開發(fā)者就必須按照主機(jī)廠的要求來開發(fā)；
6. 一些正規(guī)的大主機(jī)廠要求其ECU供應(yīng)商開發(fā)放入ECU bootloader必須基于UDS等總線診斷協(xié)議，在UDS中規(guī)定了相應(yīng)的CAN ID給bootloader使用，那么就必須在該類ECU中的bootloader工程中加入相應(yīng)的UDS協(xié)議棧；

解析編程文件（S19/HEX/BIN）

NVM驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)

• MCU片內(nèi)集成的用于存放數(shù)據(jù)的EEPROM或者Data-Flash;

• 用于存儲(chǔ)程序代碼/數(shù)據(jù)的Code-Flash/Program-Flash;

• MPU擴(kuò)展的片外NORFlash或者NAND-Flash；

• 對(duì)NVM的擦除（erase）、編程（program）和校驗(yàn)（verify）等基本操作；
  

• 對(duì)NVM的加密（secure）/解密（unsecure）和加保護(hù)（protecTIon）/解保護(hù)（unprotecTIon）操作。

1. MCU片上集成的NVM中EEPROM/D-Flash和C_Flash/P-Flash一般屬于不同的block，所以可以直接在Flash上運(yùn)行NVM驅(qū)動(dòng)對(duì)EEPROM/D-Flash進(jìn)行擦除和編程操作；
   

2. NVM驅(qū)動(dòng)一般都是通過運(yùn)行一個(gè)NVM command序列，在其中通過NVM控制器寄存器給出不同的NVM操作命令代碼、NVM編程數(shù)據(jù)和目標(biāo)地址的方式完成，典型的NVM command序列有（Freescale的S12（X）系列MCU Flash write command 序列）；

3. 由于NVM的工作速度一般較CPU內(nèi)核頻率和總線頻率低，所以運(yùn)行NVM驅(qū)動(dòng)前必須對(duì)NVM進(jìn)行初始化，將設(shè)置分頻器其工作頻率設(shè)置為正常工作所需頻率范圍；

4. MCU片內(nèi)的NVM同一個(gè)block上不能運(yùn)行NVM的驅(qū)動(dòng)對(duì)其自身進(jìn)行擦除和編程操作，否則會(huì)傳出read while write的總線訪問沖突（每個(gè)NVM block只有一條數(shù)據(jù)總線，一個(gè)時(shí)刻只能進(jìn)行讀出或者寫入，不支持同時(shí)讀出和寫入）。因此對(duì)于僅有一個(gè)block Flash的MCU來說，就必須在RAM中調(diào)用其NVM驅(qū)動(dòng)，來對(duì)其自身進(jìn)行擦除和編程操作，同時(shí)在launch Flash command到等待command完成期間必須關(guān)閉CPU全局中斷，禁止外設(shè)中斷響應(yīng)，否則取中斷向量和運(yùn)行中斷ISR都會(huì)訪問Flash。要使能中斷，就必須將中斷向量表偏移到RAM或者NVM block（EEPROM/D-Flash）并將響應(yīng)的中斷ISR也拷貝到其他RAM或者NVM block上（當(dāng)然該中斷向量表也必須更新指導(dǎo)新的中斷ISR）；

5. 由于以上2的要求，通常需要將bootloader的NVM驅(qū)動(dòng)拷貝到MCU的RAM中運(yùn)行，其可以將其完成的NVM拷貝到RAM中運(yùn)行，也可以只拷貝NVM command launch到等待command完成的幾條指令到RAM執(zhí)行即可，因?yàn)镹VM驅(qū)動(dòng)中其他操作（比如填寫NVM操作命令、寫入編程地址和數(shù)據(jù)等）并不會(huì)往占用數(shù)據(jù)總線上往NVM中寫入數(shù)據(jù)；

6. NVM的驅(qū)動(dòng)程序駐留在Flash中，如果出現(xiàn)堆棧溢出等意外程序跑飛意外運(yùn)行NVM驅(qū)動(dòng)程序則會(huì)造成NVM內(nèi)容意外擦除丟失或者修改的情況。因此需要對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)或代碼（比如bootloader本身）進(jìn)行保護(hù)以防止意外修改，或者更為安全的方法是**不將NVM驅(qū)動(dòng)程序存放在NVM中，而是在bootloader最開始通過上位機(jī)將其下載到RAM中運(yùn)行，bootloader結(jié)束后將該區(qū)域RAM清除，**從而避免由于意外運(yùn)行NVM驅(qū)動(dòng)程序造成的NVM數(shù)據(jù)丟失和修改。

7. 一般MCU廠商都會(huì)給出其MCU的NVM驅(qū)動(dòng)庫，用戶可以使用該類庫實(shí)現(xiàn)NVM操作，如果是Freescale/NXP的汽車級(jí)MCU，還可以使用CodeWarrior IDE集成的Processor Expert生成相應(yīng)的NVM驅(qū)動(dòng)程序；

bootloader開發(fā)的其他要點(diǎn)