采用UDP协议的PIC32MZ ethernet bootloader
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经过千辛万苦，今天终于完工PIC32MZ EC Starter Kit的ethernet bootloader项目。我将整个项目, 命名为PhnBootloader。它分为两个部分。第一个部分是PC 端的host程序PhnLoader_v3.0。另一部分是单片机端boot程序PhnBoot_v3.0，是从Microchip AN1388 ethernet bootloader移植过来的。整个移植过程碰到很多困难，主要是由于ethernet bootloader使用到Microchip 的TCP/IP Stack，但是TCP/IP Stack不支持PIC32MZ。 这里我列出移植需要注意的地方：
1. PIC32MZ默认enable cache.
2. PIC32MZ ethernet module ports mapping
3. PIC32MZ EC Starter Kit的external PHY的LEDs和Start Kit的LED1,LED2复用
4. PIC32MZ EC Starter Kit的ethernet module有些port复用AN功能。
5. ethernet bootloader download完application后，跳转到application前 ，注意要清零所有使用到的register，包括disable interrupt。
PhnLoader_v3.0和PhnBoot_v3.0之间采用UDP协议通信，通信数据包格式采用以下协定：
<STX><CMD><ADDRL><ADDRH><ADDRU><ADDRM><LEN><DATA>...<DATA><ETX>
STX - Start of packet indicator
ETX - End of packet indicator
LEN - The length of true data
DATA - General data 16 bytes, only first LEN of datas are true
CMD - Base command
ADDR - Address up to 32 bits ( ADDRL , ADDRH , ADDRH, ADDRM)
具体有以下Base command:
RD-VER: 0x00 -- Read Version Information （最终版本未实现）
RD_MEM： 0x01 -- Read Program Memory （最终版本未实现）
ER_MEM: 0x03 -- Erase Program Memory
WR_MEM： 0x02 -- Write Program Memory
WR_CFG： 0x04 -- Write Configuration Registers （最终版本未实现）
PhnLoader_v3.0
PhnLoader_v3.0 是PC端host 程序。
运行环境：Window + .NET Framework 4.5
开发语言：C#
通信类型：UDP Server
IP 地址： 192.168.1.105
端口号： 8720
UI 如下图：
C#源代码主要部分：
try { while (loaderReader.Peek() >= 0) { pBarLoading.PerformStep(); recordLine = loaderReader.ReadLine(); if (recordLine.Contains(EXTEND_TOKEN) == true) { if (recordLine.Contains(USER_ID_TOKEN) == true) { isNextLineUserID = true; continue; } //else if (recordLine.Contains(CONFIG_BITS_TOKEN) == true) //{ // const int ADDR_U_START_INDEX = 9; // const int ADDR_U_LENGTH = 4; // string addrU = recordLine.Substring(ADDR_U_START_INDEX, ADDR_U_LENGTH); // loaderUpperAddr = Convert.ToInt32(addrU, 16) << 16; // isNextLineConfigBits = true; // continue; //} else if (recordLine.Contains(PIC32_CONFIG_BITS_TOKEN) == true) { const int ADDR_U_START_INDEX = 9; const int ADDR_U_LENGTH = 4; string addrU = recordLine.Substring(ADDR_U_START_INDEX, ADDR_U_LENGTH); loaderUpperAddr = Convert.ToInt32(addrU, 16) << 16; isNextLineConfigBits = true; continue; } else { const int ADDR_U_START_INDEX = 9; const int ADDR_U_LENGTH = 4; string addrU = recordLine.Substring(ADDR_U_START_INDEX, ADDR_U_LENGTH); loaderUpperAddr = Convert.ToInt32(addrU, 16) << 16; continue; } } else if (recordLine.Contains(END_OF_HEX_FILE_TOKEN) == true) { break; } if (isNextLineUserID) { isNextLineUserID = false; // do nothing; } else if (isNextLineConfigBits) { //if (!DownloadConfigLine(recordLine)) //{ // Debug.WriteLine("Error found during configuration bits programming"); // loaderReader.Close(); // loaderServer.Close(); // btnDownload.Enabled = true; // return; //} DownloadConfigLine(recordLine); isNextLineConfigBits = false; } else { if (!DownloadDataLine(recordLine)) { Debug.WriteLine("Error found during data programming"); loaderReader.Close(); loaderServer.Close(); btnDownload.Enabled = true; return; } } } } catch (Exception ex) { Debug.WriteLine("Error: " + ex.Message); textBoxStatus.ForeColor = Color.Red; textBoxStatus.AppendText("Downloading failed\r\n"); textBoxStatus.ForeColor = Color.Black; loaderServer.Close(); loaderReader.Close(); btnDownload.Enabled = true; return; }
PhnBoot_v3.0
PhnBoot_v3.0 是单片机端Boot 程序。
运行环境：PIC32MZ EC Starter Kit
开发语言：C 语言 （Microchip XC32编译）
通信类型：UDP Client
IP 地址： 192.168.1.123
端口号： 8740
主要代码段：
switch (GenUDPSt) { case SM_HOME: ARPResolve(&ServerNode.IPAddr); startTime = TickGet(); GenUDPSt++; break; case SM_ARP: if (TickGet() - startTime < 5*TICK_SECOND) { if (ARPIsResolved(&ServerNode.IPAddr,&ServerNode.MACAddr)) { MySock = UDPOpen(LOCAL_CLIENT_PORT,&ServerNode,REMOTE_SERVER_PORT); startTime = TickGet(); GenUDPSt++; } } else { GenUDPSt = SM_HOME; } break; case SM_UDPOPEN: if (TickGet() - startTime < TICK_SECOND) { if (MySock != INVALID_UDP_SOCKET) { startTime = TickGet(); GenUDPSt++; } } else { GenUDPSt = SM_HOME; } break; case SM_UDPPUT: if (TickGet() - startTime < 5*TICK_SECOND) { if (UDPIsPutReady(MySock) > BUFFER_MAX) { UDPPutString(ok); UDPFlush(); GenUDPSt++; } } else { GenUDPSt = SM_CLOSE; } break; case SM_UDPGET: if (TickGet() - startTime < 5*TICK_SECOND) { udpPackets = UDPIsGetReady(MySock); if (udpPackets >= BUFFER_MAX) { UDPGetArray(frameBuffer, BUFFER_MAX); UDPDiscard(); if (frameBuffer[0] == STX && frameBuffer[BUFFER_MAX - 1] == ETX) { Uart_Putc('.'); for(i=0;i<BUFFER_MAX;i++) { printf("%02x",frameBuffer[i]); } printf("%02x",frameBuffer[CMD_INDEX]); printf("\r\n"); switch (frameBuffer[CMD_INDEX]) { case WR_MEM: //printf("<"); SourceAddr.byte.LB = frameBuffer[ADDRL_INDEX]; SourceAddr.byte.HB = frameBuffer[ADDRH_INDEX]; SourceAddr.byte.UB = frameBuffer[ADDRU_INDEX]; SourceAddr.byte.MB = frameBuffer[ADDRM_INDEX]; int ix; for (ix=0;ix<frameBuffer[LEN_INDEX];) { pData.byte.LB = frameBuffer[LEN_INDEX+1+ix++]; pData.byte.HB = frameBuffer[LEN_INDEX+1+ix++]; pData.byte.UB = frameBuffer[LEN_INDEX+1+ix++]; pData.byte.MB = frameBuffer[LEN_INDEX+1+ix++]; NVMWriteWord(SourceAddr.Val, pData.Val); SourceAddr.Val += 4; } break; case WR_CFG: break; case ER_MEM: for (EraseAddr.Val = ERASE_FLASH_BASE_ADDRESS; EraseAddr.Val < ERASE_FLASH_END_ADDRESS;) { NVMErasePage(EraseAddr.Val); EraseAddr.Val += PAGE_SIZE; } break; case RUN_APP: GenUDPSt = SM_CLOSE; break; default: break; } startTime = TickGet(); if (GenUDPSt == SM_UDPGET) GenUDPSt = SM_RESPONCE; } } } else { GenUDPSt = SM_CLOSE; } break; case SM_RESPONCE: if (TickGet() - startTime < 10*TICK_SECOND) { if (UDPIsPutReady(MySock) >= BUFFER_MAX) { UDPPutArray(frameBuffer, BUFFER_MAX); UDPFlush(); } startTime = TickGet(); GenUDPSt = SM_UDPGET; } else { printf("xx"); // for debug GenUDPSt = SM_CLOSE; } break; case SM_CLOSE: printf("done\r\n"); // for debug UDPClose(MySock); MySock = INVALID_UDP_SOCKET; GenUDPSt = SM_HOME; TRISCSET = 0x2000; // RC13 Input LATCCLR = 0x6000; // Clear LATC LATHCLR = (1<<2); TRISHSET = (1<<2); INTDisableInterrupts(); T1CON = 0; ETHCON1 = 0; ETHCON2 = 0; CoreT_DelayMs(1); U1MODE = 0x0; U1STA = 0x0; (*((void(*)(void))USER_APP_RESET_ADDRESS))(); break; }
如何使用PhnLoader_v3.0和PhnBoot_v3.0
1. 使用XC32编译PhnBoot_v3.0（编译前，需先修改linker script）。
2. 使用pickit3烧录PhnBoot_v3.0的Hex文件到目标板中。
3. 拔除pickit3烧录器
4. 连接目标板和PC到同一局域网，设置PC的IP地址，打开PhnLoader_v3.0，选择UDP协议，端口号，IP地址。
5. 点击PhnLoader_v3.0用户界面上的“.."按钮加载需要烧录的应用程序Hex文件（编译前，需先修改linker script）
6. 重启目标板，等到LED3 灯亮了，立刻在PhnLoader_v3.0界面上点击Download按钮。如果超时未点击Download按钮，会自动跳转到上次烧录的应用程序中去。
7. 烧录完毕，再次重启目标板, 数秒后目标板开始正常运行应用程序。
之后每次更新应用程序，只需重复步骤 4 ~ 7 就可以了。注意，整个烧录过程未能实现User ID/Configuration Bits的烧写，所以需要保持应用程序的Configuration Bits和Bootloader的Configuration Bits一致。
