基于MC68332平台的ISP设计方案
由于同一片flash作业程序存储器的系统无法直接实现在系统编程(isp)。为了方便现场调试和程序升级，可以采用集成isp功能较新的mcu(如avr、部分arm芯片等)，或者采用双flash设计等方法实现isp功能。但有不少系统仍然使用不具备直接isp功能的mcu(如m68k、n80c196等)，由于印制版面积、成本等原因的考虑也没有采用双flash芯片，此类系统在程序升级时通常需要如编程器、仿真器等特定工具，在现场应用时不很方便。为解决这些系统的isp问题，本文以mc68332平台为例提出了一种通用的isp方案。
1 方法分析
对于使用m68k这类不具备isp功能的mcu系统，进行isp设计必须满足以下几个条件：
(1)程序空间和数据空间统一编址，程序可以在ram中运行;
(2)flash芯片正确连接了写信号;
(3)拥有能放下update程序并让其正常工作的额外程序/数据空间;
(4)具备某种通信能力(如以太网、串口、can、modem等);
满足了这四个条件，就可以按照本文的方法进行isp设计。针对自编程过程中文件出错、断电等特殊情况的容错程度不同，可以有如下两种方案。
1.1 方案1——自编程过程是安全可靠的，不会出现异常情况
这种情况相对简单一些，整个程序可以分为两个独立的部分完成，一是升级程序(称为update程序)，它通过通信接口从主机接收程序数据到ram空间，并对数据进行crc校验以保证数据的正确性，在校验正确后将数据写到程序存储器的指定地址空间。如果ram空间较小，可以接收一页、校验一页、写入一页，分次完成。由于程序存储器写操作过程必须连续，不能被打断，所以update程序必须在链接时指定在ram地址空间运行。
另一部分是正常的程序(称为normal程序)，这是正常编译的在程序存储器空间运行的程序，除了正常的工作之外它还需判断(通过通信命令或者查询一个输入状态等)是否应该转到升级模式，如果是，则将update程序复制到指定的ram空间并转去执行update程序。
程序完成需要将update和normal通过编程通过编程工具分别固公到程序存储器上的指定地址(注意：在固化第二个程序时不可损坏第一个程序内容)，也可将两个文件合并，一次固化到程序存储器，update程序作为normal程序的数据信息而存在，如图1所示。这样正常运行时程序运行在normal部分，update程序得不到运行;在升级模式时normal程序把程序存储器中的update部分复制到其运行空间(ram)并执行。如果在自编程过程中出现灾难性故障，那么程序存储器旧的normal程序已经擦除而新的normal程序还未写入或者未完全写入，这都将导致程序存储器中的程序数据不再完整，此时必须用专用工具写normal程序，才能让系统可再次自编程。
1.2 方案——考虑自编程过程中的异常状况，做到做障保护
这种情况下需要把整个工作分为三部分完成，第一是引导程序(称为boot程序);第二是升级程序(update程序);第三是正常程序(normal程序)。boot程序负责控制程序的运行模式：升级模式、正常模式。如果进入升级模式，boot程序需要将update程序复制到指定的运行空间，并转入执行update程序;如果进入正常模式，boot需要做的工作就十分简单，可以直接把控制权交给正常程序。为了使各个程序可以单独调试，不要依赖其它程序来初始化硬件。update程序所要完成的功能与方案1中的相同，此时要注意update在自编程时不能破坏boot程序。此时normal程序不再负有复制update程序到指定运行空间的任务，完全按照正常的模式运行。
按照这种方案，boot程序和update程序是自编程设计的核心内容，只要保证这部分数据的完整性，就能拥有在线编程的能力，要在软件对这部分数据区进行保护，保证在第一次写入程序存储器后就不会再被擦除。这样即使在自编程时发生灾难性故障，boot程序和update程序是不会被破坏的，仍然可以继续运行，保证下次仍然可以进行自编程。
同样，程序完成后也必须分别固化到程序存储器的指定空间，以保证程序的正常运行，程序分布如图2所示。
2 在mc68332目标平台上的实现(采用方案2)
目标平台的基本配置如下：
cpu为mc68332，flash为512kb(am29f400b)，ram为1mb，通信口为10mbps以太网。
在编写程序之前首先应该设计好程序在flash和ram空间的分布，按照方案2的思路考虑平台的硬件配置，具体设计如下：
(1)boot程序通过mc68332的一个i/o状态判定程序的走向;
(2)update程序通过以太网口采用tftp协议从主机接收程序并进行crc校验;
(3)flash具体分配如表1所示。
按照方案2，boot程序在系统复位后初始化flash、ram片选，把flash、ram映射到对应的地址空间，并通过mc68332的一个i/o状态判断应用进入何种运行模式。如果进入正常模式，boot程序通过从normal复位向量处取得pc值，转入相应的地址执行;进入升级模式，boot程序把update程序从flash地址0x00400s～0x10000复制到ram地址0x700000～0x710000中，然后把控制权转移给update程序。程序流程如图2。
update程序主要分为三大部分：(1)从网络接口接收主机中的normal程序，为了尽量减小程序的复杂性，采用tftp协议(tftp version 2,rfc 1350)从网络接收程序(这部分也可以通过其他方式，如串口、modem等实现);(2)解析出程序数据并进行校验，接收到的程序是motorola格式的s-record文件，必须按照s-record格式进行解析，得到程序数据并进行crc校验，保证程序的正常性;(3)写到flash中地址0x10000～0x80000，验证工作完成后把数据固化到flash中指定地址，重启并进入正常模式就可运行升级后的程序。程序流程见图4。
normal程序按照正常需要进行编写，必须链接到0x10000～0x80000空间运行。
这三个程序完成后，编写一个工具程序把三个程序合并到一个文件(注意地址空间的分配)，然后利用编程工具烧写到flash片上，这样这个具备isp功能的系统就完成了。
该设计的实现方法简单，可以避免生产时不必要的物质和时间上的开销，同时也可以帮助提供更为简易、灵活、经济的现场服务，值得在嵌入式系统中推广使用。
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满足了这四个条件，就可以按照本文的方法进行isp设计。针对自编程过程中文件出错、断电等特殊情况的容错程度不同，可以有如下两种方案。
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这种情况相对简单一些，整个程序可以分为两个独立的部分完成，一是升级程序(称为update程序)，它通过通信接口从主机接收程序数据到ram空间，并对数据进行crc校验以保证数据的正确性，在校验正确后将数据写到程序存储器的指定地址空间。如果ram空间较小，可以接收一页、校验一页、写入一页，分次完成。由于程序存储器写操作过程必须连续，不能被打断，所以update程序必须在链接时指定在ram地址空间运行。
另一部分是正常的程序(称为normal程序)，这是正常编译的在程序存储器空间运行的程序，除了正常的工作之外它还需判断(通过通信命令或者查询一个输入状态等)是否应该转到升级模式，如果是，则将update程序复制到指定的ram空间并转去执行update程序。
程序完成需要将update和normal通过编程通过编程工具分别固公到程序存储器上的指定地址(注意：在固化第二个程序时不可损坏第一个程序内容)，也可将两个文件合并，一次固化到程序存储器，update程序作为normal程序的数据信息而存在，如图1所示。这样正常运行时程序运行在normal部分，update程序得不到运行;在升级模式时normal程序把程序存储器中的update部分复制到其运行空间(ram)并执行。如果在自编程过程中出现灾难性故障，那么程序存储器旧的normal程序已经擦除而新的normal程序还未写入或者未完全写入，这都将导致程序存储器中的程序数据不再完整，此时必须用专用工具写normal程序，才能让系统可再次自编程。
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