痞子衡

电子技术应用专栏作家——号主痞子衡,211本硕,CSDN/博客园实力榜主,2021与非网星选创作者Top4,坚持写作超6年,目前在某知名半导体外企担任高级系统工程师。痞子衡会定期发表硬核嵌入式技术原创文章,不空谈理论,在一个个真是客户项目案例中融入嵌入式开发技巧。

MCU双镜像机制如何使能?

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一. 背 景

嵌入式设备升级过程中会由于断电、强行中断等外部因素,导致新固件写入Flash时不能完整写入,使系统启动时出现问题。或设备运行中,镜像文件被意外损坏,导致系统瘫痪,设备无法运行。面对以上问题,可以使用双镜像机制(dual image),它保证至少有一个镜像文件是可以启动,并且在任何时候都能正常工作。如果发生意外,引导加载程序检测并使用备用的镜像文件。

二. 原 理

LPC5536 ROM支持内部Flash的双镜像引导(也支持FlexSPI外部Flash,原理相同),即在Flash可以放置两个引导镜像,ROM根据镜像文件版本号决定启动哪个镜像,首先启动最新版本号的镜像,如果失败,则启动旧镜像文件。

通电启动时,ROM首先检测CMPA中关于重定位镜像文件的位置和大小,然后检测两个镜像的版本号,所以在使用双镜像机制时,主要对镜像文件重定位和版本号进行配置。

ROM从内部Flash启动双镜像文件流程图如下:

image.png

2.1 镜像文件重定位

LPC5536内部Flash支持重映射,当设置重映射偏移量后,Flash AHB 总线将访问偏移后的地址。例如,当偏移量设置为128K(0x20000),对0x0的访问将被重新映射到地址0x20000。通过这个特性,ROM可以实现双镜像引导。下面是一个关于内部Flash存放两个镜像文件的简图。

             image.png

第二个镜像的偏移量和重映射大小由用户在CMPA区域设置,让ROM知道第二个镜像的位置。

image.png

2.2 配置镜像的版本

在头文件偏移量为0x24处设置镜像版本号,如下表格所示,第16位-31位设置镜像文件版本号,第10位表示镜像文件是否存在版本号,使用双镜像机制时,此位设置为1.

image.png

三. 应 用

3.1 配置CMPA

  • 配置CMPA中数据值

修改cmpa.bin文件,通过blhost把修改后的bin文件写入CMPA,以配置image1偏移量和重映射大小,流程如下:

a. 打开一个全0的cmpa.bin,修改0x3E23C处数据为0x20000,高位在右低位在左,如下:

image.png

c. 保存并重命名为cmpa_new.bin,另存为\blhost_2.6.7\blhost_2.6.7\bin\win

3.2 烧写cmpa_new.bin

借助blhsot 工具烧写,blhost 2.6.7是一个命令行调试工具,界面如下:

image.png

3.2 双镜像版本设置

根据实验效果,Image0的功能是LPC5536-evk开发板上红灯闪烁,Image1功能是绿灯闪烁。

Image0 设置版本号为1,Image1 设置版本号为2:

打开红灯闪烁的工程,修改头文件偏移量0x24处为0x10400

image.png

打开绿灯闪烁的工程,修改头文件偏移量0x24处为0x20400

image.png

3.3 分配Flash

LPC5536JBD100用户可用的内部Flash共246K,所以Image0 分配到0x0-0x1FFFF地址范围内,Image1分配到0x20000-0x3D7FF地址范围内。如果使用MCUXpresso ID,设置如下:

工程->右键属性->MCU settings,设置起始地址和大小,完成后点击应用按钮。

image.png

重现编译工程。

3.4 功能测试

测试程序为两个点灯程序,分别为红灯闪烁和绿灯闪烁程序,红灯闪烁为image0,版本号1,绿灯闪烁为image0,版本号2,所以测试结果如果绿灯闪烁,则成功。

  • 下载程序

 使用IDE中GUI Flash Tool,分别下载两个镜像文件到开发板中:

image.png


同样的方式下载另外一个程序,注意在烧写第二个程序时,不能勾选“mass erase”,如果使用其它工具烧写,也应关闭和”mass erase”相同功能的选项,避免擦除第一个镜像文件。

  • 测试结果

下载程序后,复位,绿灯闪烁。

升级测试:将红灯闪烁工程版本号修改为3,即修改0x10400为0x30400,重新烧写镜像文件,应该会看到红灯闪烁。

四. 总结

双镜像机制为嵌入式设备的升级和启动增加保险,应用过程中需要注意在CMPA区域设置镜像偏移量、重映射大小和配置镜像版本的方式,同时也需要注意两个工程中Flash配置。


原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/TuE7GLLqvoOTaIlMh2Zmzg

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