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有人可以解释一下Arduino 引导程序是如何工作的吗?我不是在这里寻找高水平的答案,我已经阅读了代码并且我明白了它的要点。

在 Arduino IDE 和引导加载程序代码之间发生了一堆协议交互,最终产生了许多内联汇编指令,这些指令通过串行接口传输程序来对闪存进行自编程。

我不清楚的是第 270 行:

void (*app_start)(void) = 0x0000; 

...我认为这是函数指针的声明和初始化为 NULL。在引导加载程序打算委托执行用户加载代码的地方,随后会调用 app_start。

当然,app_start在某些时候需要以某种方式获得一个非 NULL 值才能将它们组合在一起。我在引导加载程序代码中没有看到......它是否被引导加载程序加载的程序神奇地链接了?我认为引导加载程序的 main 是芯片复位后进入软件的入口点。

包含在大约 70 条组装线中的一定是秘密解码器环,它告诉主程序 app_start 到底在哪里?或者可能是 Arduino IDE 利用了一些隐含的知识?我所知道的是,如果有人不将 app_start 更改为指向 0 以外的某个位置,则引导加载程序代码将永远自转……那么诀窍是什么?

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我有兴趣尝试将引导加载程序移植到没有用于引导加载程序代码的单独内存空间的 Tiny AVR。对我来说很明显引导加载程序代码依赖于某些保险丝设置和芯片支持,我想我真正感兴趣的是如何将引导加载程序移植到没有这些保险丝和硬件的芯片上支持(但仍具有自编程能力)?

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为空

地址 0 不是空指针。“空指针”是更抽象的东西:适用函数应该识别为无效的特殊值。C 说特殊值是 0,虽然语言说取消引用它是“未定义的行为”,但在微控制器的简单世界中,它通常具有非常明确的效果。

ATmega 引导加载程序

通常,在复位时,AVR 的程序计数器 (PC) 初始化为 0,因此微控制器开始在地址 0 处执行代码。

但是,如果设置了引导复位保险丝(“BOOTRST”),程序计数器将改为初始化为存储器上端的块地址(这取决于如何设置保险丝,请参阅数据表( PDF, 7 MB) 了解详情)。从那里开始的代码可以做任何事情——如果你真的想要,如果你使用 ICSP,你可以把你自己的程序放在那里(引导加载程序通常不能覆盖自己)。

但通常情况下,它是一个特殊程序——引导加载程序——能够从外部源(通常通过 UART、I 2 C、CAN 等)读取数据以重写程序代码(存储在内部或外部存储器中,具体取决于微)。引导加载程序通常会寻找一个“特殊事件”,它实际上可以是任何东西,但对于开发来说,最方便的是数据总线上的东西,它将从中提取新代码。(对于生产,它可能是引脚上的特殊逻辑电平,因为它几乎可以立即检查。)如果引导加载程序看到特殊事件,它可以进入引导加载模式,在此它将重新刷新程序存储器,否则它会通过控制关闭到用户代码。

顺便说一句,引导加载程序熔断器和上层存储器块的目的是允许使用引导加载程序而不修改原始软件(只要它不一直延伸到引导加载程序的地址)。无需仅使用原始 HEX 和所需的保险丝进行闪烁,您可以闪烁原始 HEX、引导加载程序和修改后的保险丝,然后添加引导加载程序。

无论如何,对于 Arduino,我相信它使用来自STK500的协议,它会尝试通过 UART 进行通信,并且如果它在分配的时间内没有得到任何响应:

uint32_t count = 0;
while(!(UCSRA & _BV(RXC))) { // loops until a byte received
    count++;
    if (count > MAX_TIME_COUNT) // 4 seconds or whatever
        app_start();
}

或者如果由于收到意外响应而导致错误太多:

if (++error_count == MAX_ERROR_COUNT)
    app_start();

它将控制权传递回位于 0 处的主程序。在上面看到的 Arduino 源代码中,这是通过调用 来完成的app_start();,定义为void (*app_start)(void) = 0x0000;

因为它是一个 C 函数调用,所以在 PC 跳转到 0 之前,它会将当前 PC 值推送到堆栈中,堆栈中还包含引导加载程序中使用的其他变量(例如counterror_count从上面)。这会从您的程序中窃取 RAM 吗?好吧,在 PC 设置为 0 之后,执行的操作公然“违反”了正确的 C 函数(最终会返回)应该做什么。在其他初始化步骤中,它重置堆栈指针(有效地消除调用堆栈和所有局部变量),回收 RAM。全局/静态变量初始化为 0,其地址可以与引导加载程序使用的任何内容自由重叠,因为引导加载程序和用户程序是独立编译的。

引导加载程序的唯一持久影响是对硬件(外围)寄存器的修改,一个好的引导加载程序不会使它们处于有害状态(打开在您尝试睡眠时可能会浪费电力的外围设备)。完全初始化您将使用的外围设备通常是一种很好的做法,因此即使引导加载程序做了一些奇怪的事情,您也可以按照自己的意愿进行设置。

阁楼引导加载程序

正如您所提到的,在 ATtinys 上,引导加载程序熔断器或内存并不奢侈,因此您的代码将始终从地址 0 开始。您可以将引导加载程序放入更高的内存页面并将 RESET 向量指向它,然后每当你收到一个新的十六进制文件来闪存时,使用地址 0:1 的命令,用引导加载程序地址替换它,然后将替换的地址存储在其他地方以调用正常执行。(如果是RJMP(“相对跳跃”),则显然需要重新计算该值)

于 2010-09-07T03:21:49.303 回答
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我有兴趣尝试将引导加载程序移植到没有用于引导加载程序代码的单独内存空间的 Tiny AVR。对我来说很明显引导加载程序代码依赖于某些保险丝设置和芯片支持,我想我真正感兴趣的是如何将引导加载程序移植到没有这些保险丝和硬件的芯片上支持(但仍具有自编程能力)?

根据您的最终目标,创建自己的引导加载程序可能比尝试移植一个更容易。你真的只需要为这部分学习一些项目。

1) 串口发送

2) 串口接收

3) 自闪存编程

可以单独学习,然后组合成引导加载程序。您将需要一个可以使用 spi 或其他任何东西来编写闪存的部件,这样如果您的引导加载程序不起作用或者该部件附带的任何东西都搞砸了,您仍然可以继续开发。

无论您是移植还是自己滚动,您仍然需要了解与该部分相关的这三个基本知识。

于 2013-10-23T21:06:34.990 回答