Содержание

Запуск МК 1986ВЕ8Т и 1923ВК014 с внешней памяти по SPI

В МК 1986ВЕ8(1)Т и 1923ВК014 предусмотрен режим старта с внешней памяти по интерфейсу SPI. В данном режиме МК по SPI загружает программу из внешней памяти во внутреннюю память ОЗУ, после чего осуществляет её запуск. При выборе соответствующего режима запуска МК в bootloder’e запускается загрузчик, который выполняет загрузку и выполнение программы по определённым требованиям, заданным в специальном заголовке. В данной статье мы подробно рассмотрим, как осуществляется загрузка программы из внешней памяти, и как сформировать образ программы со специальным информационным заголовком.

Описание режима запуска с внешней памяти по SPI

Согласно спецификации на МК, режимы запуска с внешней памяти по SPI обозначаются как SPI0,1 и SPI2,3. Первый режим SPI0,1 предназначен для работы с внешней памятью типа 5576, предназначенной для конфигурирования ПЛИС, второй режим SPI2,3 используется для работы с обычными микросхемами памяти по интерфейсу SPI фирмы Motorola в режиме SPO = 0, SPH = 0.

Считывание данных из SPI памяти в режиме SPI2,3 начинается с помощью команды Read array (0x03) по адресу 0x000000. Алгоритм загрузчика по SPI приведен в bootloader'e МК 1986ВЕ8Т (функция runAppSPI), который доступен на форуме Миландр. Подробная информация про параметры обмена по SPI описана в спецификации, в разделе «Режимы работы микроконтроллера».

Для определения параметров загрузки и запуска программы в начало образа необходимо добавить информационный заголовок. Для режимов SPI0,1 и SPI2,3 информационные заголовки имеют немного различный формат, а именно, для SPI0,1 информационный заголовок начинается с параметра SDRAM_ADDR, а для SPI2,3 – со смещения информационного заголовка OFFS.

В данной статье мы рассмотрим случай формирования информационного заголовка только для режима SPI2,3.

При старте МК в режиме SPI2,3 загрузчик сначала считывает информационный заголовок, по которому определяет основные параметры загрузки (куда и сколько загрузить) и выполнения (откуда выполнить старт), а затем уже загружает основную программу. Подробная структура и параметры информационного заголовка для режима SPI2,3 представлены на рисунке ниже: слева представлен информационный заголовок с OFFS = 0x00000000, справа - с OFFS не равным 0x00000000

В информационный заголовок входят следующие параметры:

В МК 1986ВЕ81Т внутренняя память представлена двумя ОЗУ: 128 Кбайт (эмуляция OTP) и 32 Кбайт. Загрузка по SPI может быть осуществлена только в ОЗУ 32 Кбайт. Запись в ОЗУ 128 Кбайт выполняется с помощью регистрового доступа, поэтому для загрузки программы по SPI в ОЗУ 128 Кбайт необходимо реализовать отдельный загрузчик.

Рассмотрим подробнее параметры CRC16 и CRC_CNT.

CRC (циклически избыточный код) – это алгоритм нахождения контрольной суммы, предназначенный для проверки целостности данных. Число 16 в обозначении СRC указывает на степень порождающего полинома и определяет количество битов, используемых для вычисления CRC. Подробнее про CRC описано в статье Начальные сведения о вычислении контрольной суммы CRC, также алгоритм вычисления crc16 приведён в спецификации, поэтому не будем на этом останавливаться.

Главное назначение crc16 - это верификация данных, по которым было рассчитано crc16. Верификация производится путём сравнения считанного значения crc16 и рассчитанного МК crc16. Если считанное и рассчитанное значения crc16 не совпадают, значит, при чтении произошла ошибка, поэтому МК инициирует программный сброс, чтобы начать процесс чтения заново.

По значению параметра CRC16 проводится проверка ошибок в информационном заголовке. При необходимости, можно добавить проверку по алгоритму CRC не только для информационного заголовка, но и для образа программы. Для этого служит параметр CRC_CNT. Если параметр CRC_CNT задан, то образ программы разбивается на блоки по CRC_CNT слов, при этом для каждого блока считается отдельное значение crc16.

Разберём немного подробнее. Например, выбрав CRC_CNT=5, весь образ программы разбивается на блоки по 5 слов, причём для каждого такого блока должно быть рассчитано crc16. Уникальное для каждого блока значение crc16 располагается после данных блока. Необходимо учесть, что если последний блок окажется меньше, чем CRC_CNT, то для данного блока проверка CRC выполняться не будет. Таким образом, для основной программы расчёт CRC либо не выполняется совсем (CRC_CNT = 0), либо выполняется для N блоков по CRC_CNT, при этом N*CRC_CNT ≤ PROG_LEN.

Утилита для создания образа ПЗУ

Утилиту LSPI и её исходные файлы можно скачать здесь.

Утилита «LSPI.exe» формирует загрузочный образ ПЗУ для старта МК в режиме SPI2,3. Она работает только в консольном режиме и не имеет графической оболочки.

Работа с утилитой осуществляется из командной строки, формат ввода команд имеет следующий вид: 

LSPI [Опции] <Входной HEX-файл> <Выходной HEX-файл>

На вход утилиты принимается образ программы в формате Intel HEX, который может быть получен, например, после компиляции в среде Keil или IAR. На выходе получаем образ ПЗУ также в формате Intel HEX, которой состоит из информационного заголовка, образа программы и рассчитанных значений crc16.

По умолчанию все параметры информационного заголовка задаются автоматически, а именно:

Текущая версия утилиты поддерживает работу только с одной областью памяти программ. При выборе нескольких областей памяти программ, корректная работа не гарантируется. Например, в Keil должна быть выбрана только одна область IROM.

Если необходимо установить параметры информационного заголовка, отличающиеся от значений по умолчанию, то можно использовать специальные опции. Каждая опция имеет формат длинной опции и начинается с двух тире «–». Полный список опций и формат их использования приведён в хэлпе утилиты: 

LSPI --help

Например, чтобы разбить программу на N блоков по 20 слов с рассчитанными значениями crc16, необходимо указать значение параметра CRC_CNT = 20: 

LSPI --CRC_CNT 20 In.hex Out.hex

Особенность формирования образа ПЗУ для МК 1923ВК014

Необходимо отметить, что в МК 1923ВК014 область памяти программ RAMC после старта имеет адрес 0x0200_0000. Однако, после выполнения бутовой программы происходит ремаппинг памяти, и область RAMC оказывается по адресам 0x0000_0000. Таким образом, сборка программы должна быть осуществлена для адресов, начиная с 0x0000_0000 (в Keil поле IROM).

Однако загрузку программы необходимо производить в память ОЗУ, начиная с адреса 0x0200_0000. Для этого необходимо использовать опцию –SDRAM_ADDR: 

LSPI --SDRAM_ADDR 0x02000000 In.hex Out.hex

Необходимость ремаппинга памяти в 1923ВК014 связана с тем, что в ядре Cortex M0 таблица векторов прерываний жёстко привязана к 0 адресу, поэтому сначала при старте МК по 0 адресу располагается бутовая программа, а после ремаппинга по 0 адресу уже оказывается пользовательская программа.

Загрузка образа ПЗУ во Flash память

Для запуска с внешней памяти по интерфейсу SPI на отладочной плате для 1923ВК014 предусмотрена микросхема ПЗУ 1636РР3У.

На отладочной плате для 1986ВЕ8Т также возможен запуск в режиме SPI2,3, но для этого в разъём XP23 должен быть установлен модуль Flash память на основе 1636РР3(4)У.

Для программирования микросхем серии 1636РР можно использовать внутрисхемный USB-программатор, чем мы и воспользуемся. В качестве ПО для программатора поставляется программа ProgFlash. Запуск программы необходимо осуществлять обязательно от имени администратора, иначе программатор может не определиться.

Перед программировании 1636РР3У на доработанной отладочной плате для МК 1923ВК014 (снизу платы разведён внешний провод) необходимо снять перемычку SPI SEL, подключить программатор к ПК, запустить программу ProgFlash, подключить программатор к плате, выставить напряжение питания на плате 3,3 В, после чего включить питание.

Перед программированием Flash памяти, установленной на модуле, перемычку SPI select необходимо снять, а сам модуль извлечь из мезонинного разъёма отладочной платы для 1986ВЕ8Т.