[Aaron 1]

Доброго времени суток. Так сложилось, что до сих пор я ни разу не работал с загрузчиками - хватало разъёма JTAG. Но времена меняются, - надо делать загрузчик для своих железок (под UART). Естественно, под gcc (раз уж я начал его изучать) - бутлоадер выступает в роли подопытного кролика ;)

Накопал кучу бутлоадеров, выбрал наиболее понравившийся - USB-бутлоадер, и на его основе начал параллельно изучать gcc и особенности работы с flash памятью.

Внёс в проект кучу своего "мусора", в частности из проекта at91sam7a3-getting-started с сайта Atmel взял startup код. Как-то из разных мест ещё интересные моменты подглядывал-вставлял, разобрался с makefile и в итоге сейчас проект выглядит вот так: AT91_Bootloader.7z

Файлы компилируются, проект собирается - но я ничего не вижу ни в терминале, ни в осциллографе (контролирую ножку LED, которая на PA20 находится) - при включении порт встаёт в "1" и ничего не делает. Отладчиком в eclipse ещё не учился пользоваться, чую скоро придётся засесть изучать ;) Для прошивки использую MT-Link, при работе через консоль j-link показывает, что PC крутится в районе адресов 0x0 - 0x300, после jtag-reset выдаёт сообщение:

WARNING: PC of target system has unexpected value of 0x0000023C after reset.

Адрес в warning тоже постоянно меняется в этом же диапазоне.

Чую себя новичком :) Прошиваю at91sam7a3-getting-started - всё работает, прошиваю свой проект - ничего не работает :) Кто поможет разобраться? Исходники рабочего бутлоадера (если и когда он появится) обязательно выложу.

 

Что происходит (в теории)?

1. инициализируем стеки прерываний (flash-reset.s: Reset_Handler)

2. инициализируем раздел bss (flash-reset.s: _init_data, _init_bss)

3. переходим в наш сишный код бутлоадера (bootrom.c: Bootrom)

4. обрабатываем пакеты, пишем во флэш.

 

Я так понимаю, что затык идёт на 2м этапе скорее всего, чую - перемудрил с секциями. Поэтому кто решится помочь - в первую очередь прошу поглядеть, как я объявил секции (AT91-Bootloader\bootrom\prj\ldscript-flash.lds)!

[Aaron 1]

Хех, никто не отписался +) Я догадываюсь почему. Потихоньку изучаю утилиты дальше, ковыряю проект, сейчас разобрался - была куча косяков в скрипте ldscript-flash.lds и в стартап коде flash-reset.s.

Однако есть новый затык :) Перед вызовом main есть код инициализации стека:

//- Set up User Mode and set User Mode Stack
        msr      CPSR_c, #ARM_MODE_USR | F_BIT
//        msr      CPSR_c, #ARM_MODE_USR | I_BIT | F_BIT
        mov      sp, r0
        sub      sl, r0, r6

Пока запрещены IRQ прерывания (закомментированная строка), код работает нормально, естественно без прерываний. По крайней мере сообщения в консоль нормально вывожу. Но если я разрешаю прерывания, то при настройке периферии при попадании в любое прерывание я вываливаюсь в undefined abort :smile3046:

Куски кода я брал из рабочих проектов, первичный обработчик IRQ_Handler входа в прерывание заимствован написан правильно, всё обвешал комментами, сишный код тоже заимствованный.

В общем, помогите пожалуйста, опытные люди, гляньте asm код инициализации - мне кажется, собака зарылась именно в нём. В архиве 2 файлика - flash-reset.s и ldscript-flash.lds.

bl_startup_files.zip

Изменено 11 октября, 2011 пользователем Aaron

[Aaron 1]

Блин, всё, разобрался ))) как и говорил, ошибки были в этих двух файлах. Теперь таблицу векторов разместил в области data в RAM, плюс доработал стартап. Дальше уже дело техники - сишный код писать. Исходники проекта прилагаю, кому интересно - ковыряйтесь на здоровье )))

BootLoaderROM_FLASH.7z

[AHTOXA 18]

Аминь!

[Aaron 1]

Потихоньку доделываю проект, интересные вещи узнал. Сейчас застрял на таком моменте: передаю данные для записи во флэш (одну страницу), отрабатываю запись, а дальше код зависает. Перезапускаюсь, считываю участок памяти, который записывал - записалось то, что я хотел. Вопрос - почему зависает код? Если моё понимание кода ошибочно в комментариях, прошу поправить.

#define BL_DATA_UINT32_LENGTH    64
typedef struct {
    unsigned int        cmd;    // основная команда (служебное слово)
    unsigned int        param;    // дополнительные параметры команды
    unsigned int        addr;    // адрес страницы памяти
    union {
        uint8_t     asBytes[BL_DATA_UINT32_LENGTH*4];
        unsigned int    asDwords[BL_DATA_UINT32_LENGTH];
    } data;                // данные для записи в страницу памяти
    unsigned int    crc;    // контрольная сумма
} BootloaderPacket;

BootloaderPacket inPckt;
volatile AT91PS_MC mc = AT91C_BASE_MC;
volatile uint32_t *p;
...
p = (volatile uint32_t *)(inPckt.addr);
// при записи по адресу памяти FLASH данные записываются сначала в буфер записи памяти, и писать
// в него надо по 32 бита за 1 раз! поэтому используем asDwords
printf("Setup data to write @ flash addr 0x%08X:", inPckt.addr);
for (i = 0; i < BL_DATA_UINT32_LENGTH; i++) {
    p[i] = inPckt.data.asDwords[i];
    printf(" 0x%04X", inPckt.data.asDwords[i]);
};
printf("\r\n");
interrupt_mask = *AT91C_AIC_IMR;    // сохраняем набор включенных прерываний
*AT91C_AIC_IDCR = AT91C_ALL_INT;    // выключаем все прерывания
// буфер для записи в память уже заполнился, и можно писать страницу FLASH памяти
mc->MC_FCR = AT91C_MC_WRITE_KEY | AT91C_MC_FCMD_START_PROG | AT91C_MC_PAGEN(inPckt.addr/AT91C_IFLASH_PAGE_SIZE);
while (0 == (mc->MC_FSR & AT91C_MC_EOP)) {};        // ждём когда взведётся статус EndOfProgramming
// FIXME: запись происходит, но до сюда код не доходит, зависает в цикле

*AT91C_AIC_IECR = interrupt_mask;   // восстанавливаем прерывания
printf("\r\nWrote page #%04u at address 0x%08X.\r\n", inPckt.addr/AT91C_IFLASH_PAGE_SIZE, inPckt.addr);

[Сергей Борщ 143]

mc->MC_FCR = AT91C_MC_WRITE_KEY | AT91C_MC_FCMD_START_PROG | AT91C_MC_PAGEN(inPckt.addr/AT91C_IFLASH_PAGE_SIZE);
while (0 == (mc->MC_FSR & AT91C_MC_EOP)) {};        // ждём когда взведётся статус EndOfProgramming

Этот участок кода должен выполняться из ОЗУ. Флешка блокируется на время записи и читать из нее команды проц не может.

 

class flash_t
{
public:
    INLINE static void clear_buffer();
    INLINE static void fill(uint32_t const *addr, uint32_t data) { *(uint32_t *)addr = data; }
    INLINE static void fill(uint32_t const *dst, uint32_t const *src, uint32_t size);
    INLINE static uint32_t read(uint32_t const *addr) { return *addr; }
    INLINE static void read(uint32_t *dst, uint32_t const *src, uint32_t size);
    INLINE static void erase(void const *page_addr);
    INLINE static void program(void const *page_addr);

    static uint32_t const PAGE_SIZE = 128;
private:
    static void command(uint32_t command, uint32_t mode);
    NOINLINE static void command_RAM(uint32_t command) __attribute__((section(".ramfunc")));
    
    static uint32_t const MCK_CYCLES = ((15ULL * MCK + 5000000ULL) / 10000000ULL);
public:
    static uint32_t const FLASH_WAITSTATES = MCK < 30000000ULL ? AT91C_MC_FWS_0FWS : AT91C_MC_FWS_1FWS;
} static Flash __attribute__((__unused__));


void flash_t::erase(void const *page_addr)
{
    command( ((AT91C_MC_KEY / 0xFFU) * 0x5A) | (((uint32_t)page_addr >> 7) << 8) | AT91C_MC_FCMD_START_PROG,
                (0 * AT91C_MC_FRDY) | (0 * AT91C_MC_LOCKE) | ( 0 * AT91C_MC_PROGE) |
                (0 * AT91C_MC_NEBP) | (FLASH_WAITSTATES) | (AT91C_MC_FMCN / 0xFFU * MCK_CYCLES)
           );
}

void flash_t::program(void const *page_addr)
{
    command( ((AT91C_MC_KEY / 0xFFU) * 0x5A) | (((uint32_t)page_addr >> 7) << 8) | AT91C_MC_FCMD_START_PROG,
                (0 * AT91C_MC_FRDY) | (0 * AT91C_MC_LOCKE) | ( 0 * AT91C_MC_PROGE) |
                (1 * AT91C_MC_NEBP) | (FLASH_WAITSTATES) | (AT91C_MC_FMCN / 0xFFU * MCK_CYCLES)
           );
}

void flash_t::command_RAM(uint32_t command) 
{
    AT91C_BASE_MC->MC_FCR = command;
    while(!(AT91C_BASE_MC->MC_FSR & AT91C_MC_FRDY))
       ;
}

void flash_t::command(uint32_t command, uint32_t mode) 
{
    TCritSect cs;
    AT91C_BASE_MC->MC_FMR = mode;
    command_RAM(command);
}

  /* .data section which is used for initialized data */
  .data : /* place init values immediatly after .text section */
  {
    _data = .;
    *(.ramfunc*)
    
    *(.data*)

    _edata = .;
    _data_image = LOADADDR(.data);

    PROVIDE (edata = .);
  } > RAM  AT > ROM

[Aaron 1]

М, понятно, спасибо. Попробую перевести функцию в RAM...

[Сергей Борщ 143]

М, понятно, спасибо. Попробую перевести функцию в RAM...

Поместите ее в отдельную секцию

void command_RAM(uint32_t command) __attribute__((section(".ramfunc")));

а секцию разместите в выходную секцию .data (см. кусочек скрипта в предыдущем сообщении).

И обратите внимание, что в ОЗУ достаточно разместить очень небольшой кусочек:

void command_RAM(uint32_t command) 
{
    AT91C_BASE_MC->MC_FCR = command;
    while(!(AT91C_BASE_MC->MC_FSR & AT91C_MC_FRDY))
     ;
}

[Aaron 1]

Этот участок кода должен выполняться из ОЗУ. Флешка блокируется на время записи и читать из нее команды проц не может.

Да, я проверил код - у меня функция уже была определена как

static int BL_ParsePacket(void *packet, uint16_t len) __attribute__ ((section(".ramfunc")));

Просто код давно не смотрел уже, даже успел забыть, что к чему :) Так что проблема в другом месте. Вот пока что для себя решил:

1) EFC я настраиваю,

AT91C_BASE_MC->MC_FMR = AT91C_MC_FMCN(BOARD_FMCN) | AT91C_MC_FWS_3FWS | FMCN_FOR_LOCK;

2) Разблокирую память в цикле, коротко:

EFC_PerformCommand(pStartEfc, AT91C_MC_FCMD_UNLOCK, startPage);

3) по идее надо стирать память (я не выставляю флаг AT91C_MC_NEBP), но почему тогда у меня всё же страница записывается?

4) после записи я жду флаг AT91C_MC_EOP, а у вас в коде ожидание флага AT91C_MC_FRDY. Надо посмотреть, чем они отличаются...

И обратите внимание, что в ОЗУ достаточно разместить очень небольшой кусочек...

Я просто думал сделать код так, чтобы потом теоретически его можно было полностью из ОЗУ выполнять для обновления и самого бутлоадера.

Изменено 13 февраля, 2012 пользователем Aaron

[Aaron 1]

Не перестаю удивляться тонкостям сборки проекта. Внёс правки в код в соответствии с вашим примером, - не помогло. А проблема оказывается была в ld-скрипте и мейкфайле, - ещё раз внимательно выставил все флаги и области памяти, - всё заработало. Но за подсказки всё равно большое спасибо :)

Изменено 14 февраля, 2012 пользователем Aaron

[Aaron 1]

Доделал проект по большей части, выкладываю для интересующихся. В архиве at91_bootloader_programmer.7z два проекта - под микроконтроллер (at91-bootloader) и приложение для ПК для связи с бутлоадером (isp-bootloader).

Сразу предупреждаю, - код не претендует на красоту, изящество и структурную и идеологическую правильность: код писался с большими перерывами в качестве упражнения на изучение eclipse/gcc/make с одной стороны и понимание прямой работы с флэш памятью контроллера с другой стороны; отдельные куски кода взяты готовыми из разных источников, так что присутствует и захламлённость, и разная стилистика. Однако код снабжён исчерпывающими комментариями, и разобраться в нём не составит труда.

Остаётся два открытых вопроса, которые я пока не смог решить, и по которым мне нужна помощь:

1. Как правильно из бутлоадера передать управление в пользовательскую прошивку? в проекте два варианта - через указатель:

static void (*BL_StartUserApplication)(void);    // указатель на старт юзер-проги
BL_StartUserApplication = (void(*)(void))FLASH_USER_START;
BL_StartUserApplication();

и через ассемблерный код:

// we want to set the LSb in order to switch in to Thumb mode
// when we bx.
// addr = 0x2801 = (0x5 << 11) | 1
asm("mov r3, #5\n");
asm("lsl r3, r3, #11\n");
asm("mov r4, #1\n");
asm("orr r3, r4\n");
asm("bx r3\n");

Через указатель у меня МК просто рестартится и снова входит в бутлоадер, а через ассемблерный код затихает, и я не знаю, что дальше происходит. Может, и работает? Подскажите плз.

2. Как мне правильно изменить существующие проекты, написанные под МК (среда разработки - Keil), чтобы они запускались после передачи им управления от бутлоадера? Вопрос связан с тем, что происходит ведь уже в бутлоадере инициализация стеков, прерываний (но я их отключаю), взводится кварц, карта памяти в конце концов меняется.

UPD: всплыл косяк, в функции Parser_BIN::ParserOpen надо раскомментировать флаг O_BINARY: this->fd = open(filename, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC | O_BINARY, ... без него символ возврата коретки модифицируется в записываемом бинарном файле :)

Изменено 21 февраля, 2012 пользователем Aaron

[aaarrr 69]

1. Оба варианта годятся, но вход в прошивку я бы делал только в режиме ARM.

2. Стеки и прерывания в приложении лучше инициализировать заново, ремап и кварц можно и не трогать, если устраивают.

[Сергей Борщ 143]

1. Как правильно из бутлоадера передать управление в пользовательскую прошивку? в проекте два варианта

Я на SAM7 делаю так:

extern "C" void Application() __attribute__ ((__noreturn__));
        if (CRC.ok())                   // Application Section OK
        {
            // copy application INTVEC to remapped INTVEC location (start of RAM)
            uint32_t const *Src = (uint32_t *)APP_START;
            uint32_t *Dst = (uint32_t *)0x00200000; //RAMSTART
            uint_fast8_t Size = 0x40 / sizeof *Dst;
            do  { *Dst++ = *Src++; } while (--Size);

            AT91C_BASE_MC->MC_RCR = AT91C_MC_RCB;   // REMAP
            DRIVER(MANUAL_BOOT, OUTPUT);

            Application();
        }

а сам символ Application определяю в командной строке линкера (gcc, как делать такое в кейле - понятия не имею):

LDFLAGS += -Wl,--defsym,Application=0

2. Как мне правильно изменить существующие проекты, написанные под МК (среда разработки - Keil), чтобы они запускались после передачи им управления от бутлоадера? Вопрос связан с тем, что происходит ведь уже в бутлоадере инициализация стеков, прерываний (но я их отключаю), взводится кварц, карта памяти в конце концов меняется.

Я просто смещаю начало доступной приложению области флеша на 4К и линкую вектра так, чтобы они работали будучи скопированными в ОЗУ и отраженными на адрес 0 (remap). Загрузчик при старте настраивает PLL, быстро считает CRC приложения и отдает управление. После чего приложение, как и любая обычная программа, настраивает все (включая стеки) под себя сама. А если CRC не совпало - тогда загрузчик настраивает под себя периферию, ОЗУ, стеки и работает. Выход из загрузчика - по собаке, после чего цикл повторяется.