Usb-Загрузчик На Микроконтроллере: Обновление Прошивки С Флешки

Возможность обновления прошивки на серийно выпускаемых изделиях или на единичных изделиях, используемых заказчиком, невозможно переоценить.

Это не только дает возможность впоследствии устранить ошибки и расширить функционал, но и позволяет разработчику с легким сердцем выпустить на рынок «еще сырой» продукт, если того потребует руководство.

Поэтому важность наличия загрузчика во вновь разрабатываемых устройствах в большинстве случаев не подлежит сомнению.

В этой статье речь пойдет о разработке загрузчика через интерфейс USB на микроконтроллере Atmel. ЗРК Д21 с ядром Cortex M0+.

И конкретно на SAMD21J18A .

Микроконтроллеры SAM D20/21 не имеют заранее записанного загрузчика, поэтому его придется реализовать программно.

Вы можете найти его на сайте Atmel. Замечания по применению , как это сделать, используя стандартные интерфейсы (UART, I2C, SPI, USB).

Ниже под катом описание процесса создания загрузчика USB.

Постановка задачи

• Необходимо разработать максимально простой, с точки зрения конечного пользователя, способ обновления прошивки устройства.

  Для этого вам нужно будет скопировать файл с новой прошивкой на обычную флешку, вставить флешку в устройство и нажать кнопку сброса (или сбросить питание).

  После этого запускается загрузчик, проверяет наличие файла с прошивкой на флэшке и загружает содержимое этого файла как приложение

• В целях «защиты от дурака» мы используем заранее известное специальное имя для файла прошивки, чтобы предотвратить случайное совпадение названий с другими файлами на флэшке.

  Более того, если «злоумышленник» самостоятельно создаст сторонний файл с именем, совпадающим с ожидаемым, устройство попытается использовать его в качестве прошивки.

  Конечно, в этом случае функциональность устройства будет нарушена, но ее можно будет восстановить позже, подсунув флешку с правильной прошивкой.

• В качестве USB-интерфейса используется USB-оборудование микроконтроллера устройства.

• Устройство не имеет постоянного подключения к Интернету для самостоятельной загрузки новых прошивок.

• Мы считаем, что подключить ПК к устройству и обновить прошивку с помощью сторонней утилиты сложнее для конечного пользователя.

Немного теории и подготовки

Память

Размер 1 страницы 64 байта.

Энергонезависимая память стирается построчно и записывается постранично.

Это важно помнить.

Нижние (нижние) строки в основном адресном пространстве энергонезависимой памяти могут использоваться для загрузчика (настраивается с помощью фьюзов BOOTPROT), а верхние строки — для эмуляции EEPROM. Раздел Bootloader защищен битами блокировки и фьюзами BOOTPROT, соответствующими этому адресному пространству.

Фьюзы BOOTPROT одновременно определяют размер раздела загрузчика и защищают выделенную область памяти от чтения.

EEPROM может быть записан несмотря на защиту соответствующей области памяти.

Что необходимо для организации загрузчика?

1. Работа с памятью контроллера – за это отвечает контроллер энергонезависимой памяти (NVM);
2. Работа с USB – за это отвечает USB-контроллер;
3. Работа с файловой системой под силу FATFS.
4. И по мелочи: работа с портами ввода-вывода, тактирование.

(Программная платформа Atmel)

Тонкости USB

Мы будем использовать внешний кристалл с частотой 32 кГц в качестве эталона для DFLL (цифровая автоподстройка частоты).

Выход DFLL будет использоваться для синхронизации модуля USB и всего контроллера.

Для работы USB-модуля нужно настроить DFLL так, чтобы на выходе было ровно 48 МГц.

Для стабильности и точности выходной частоты DFFL его необходимо настроить в режиме замкнутого контура.

Собираем проект воедино

USB-хост

После добавления драйвера в проект появляется несколько заголовочных и исполняемых файлов.

Нас интересуют 2 из них:

• conf_usb_host.h — настраивает USB и настраивает обработчики прерываний (Callback),
• conf_access.h – настраивает абстрактный слой для работы с памятью.

   

 USB_MASS_STORAGE_ENABLE=true
 ACCESS_MEM_TO_RAM_ENABLED=true
 

   

Закомментируйте строку "#define Lun_usb_unload - NULL" В Определения USB LUN в файле conf_access.h для предотвращения ошибок компиляции.

Для мониторинга подключенных устройств по шине USB введен обработчик прерываний на основе событий (обратный вызов).

Начало кадра .

Это прерывание происходит только после отправки каждого SOF, а поскольку SOF отправляется раз в 1 мс, когда устройство подключено к шине, это событие можно использовать как таймер.

Записываем обработчик прерывания в файл conf_usb_host.h .

Для этого добавим прототип функции main_usb_sof_event() в начале файла conf_usb_host.h в конце концов #includes.

void main_usb_sof_event(void);

Также добавляем в этот файл строку:

# define UHC_SOF_EVENT() main_usb_sof_event()

Теперь вам нужно глобально определить переменную-счетчик в файле.

main.c , мы будем увеличивать его каждый раз, когда вызываем соответствующий обработчик:

volatile static uint16_t main_usb_sof_counter = 0;

Добавьте фактический обработчик прерывания (обратный вызов):

void main_usb_sof_event(void) { main_usb_sof_counter++; }

Файловая система

Разверните модуль и выберите режим драйвера RTC. Calendar_polled .

Для полноценного функционирования модуля файловой системы добавьте в начале main.c :

#include "string.h" #define MAX_DRIVE _VOLUMES #define FIRMWARE_FILE "firmware.bin" const char firmware_filename[] = {FIRMWARE_FILE}; /* FATFS variables */ static FATFS fs; static FILE file_object;

Имя файла (#define FIRMWARE_FILE «firmware.bin») должно совпадать с именем файла прошивки на подключенной флешке.

Работа с энергонезависимой памятью

Кроме того, определяем необходимые константы и переменные в файле main.c:

#define APP_START_ADDRESS (NVMCTRL_ROW_SIZE * 200) uint8_t page_buffer[NVMCTRL_PAGE_SIZE];

Также необходимо настроить контроллер энергонезависимой памяти.

Для этого добавьте структуру конфигурации (глобально), прочтите настройки по умолчанию, измените необходимые и установите (отформатируйте в отдельной функции):

struct nvm_config nvm_cfg; void nvm_init(void) {

Теги: #samd20 #Atmel #bootloader #usb #cortex #cortex-m0 #cortex-m0 #atmel Arm #Программирование микроконтроллера

• Как Легко Проверить, Изменяет Ли Ваш Супруг

  19 Oct, 24

• Почему Shred Files И Что Такое Хорошие Загрузки Для Уничтожения Файлов?

  19 Oct, 24

• Медицинское Программное Обеспечение Снимает Напряжение Среди Медицинского Персонала

  19 Oct, 24

• Автомат: Как Беспилотные Автомобили Изменят Нашу Производительность

  19 Oct, 24

• Java-Хардкор В Новосибирске: Обзор И Видео Лучших Докладов Jbreak 2016. И Анонс Jbreak 2017

  19 Oct, 24

• Перекресток. Главы 11 И 12

  19 Oct, 24

• Непрерывное Тестирование Безопасности И Автоматическая Оценка Киберрисков С Помощью Платформы Cymulate.

  19 Oct, 24

• Налет, Что Это Такое И Откуда Он Берется?

  19 Oct, 24

• Как Звуковые Значки Помогают Улучшить Обслуживание Клиентов

  19 Oct, 24

• Основные Анонсы Конференции Microsoft Connect() И Виртуальной Конференции Visual Studio Connect 2015 В России 4 Декабря

  19 Oct, 24