S32K的bootloader CAN总线实现

本文摘要：本文章介绍如何使用NXP官方软件S32KDS实现CAN总线上的bootloader

开发平台：S32 Design Studio for ARM Version 2.2

SDK版本：S32_SDK_S32K1xx_RTM_3.0.0

使用芯片：S32K148

使用设备：图莫斯usb2can

源码下载方式在文末！！！

1. 先介绍一下用于升级的CAN协议(假定ID:0x555为设备的独有ID)

（1）开始升级时，上位机会持续发送表1-1的报文。在APP程序里会有一个相应的处理，即接收到表1-1的报文后会重启MCU，使得MCU能够进入BOOT程序；在BOOT程序里也会有一个相应的处理，即接收到表1-1的报文后会将BOOT延时跳转APP的标志置位，即不再进行APP的跳转，同时发送一则表1-2的报文用以通知上位机已进入BOOT程序。

ID	Byte0	Byte1	Byte2	Byte3	Byte4	Byte5	Byte6	Byte7
0x555	0x7F	N/A	N/A	N/A	N/A	N/A	N/A	N/A

表1-1

ID	Byte0	Byte1	Byte2	Byte3	Byte4	Byte5	Byte6	Byte7
0x555	0x63	N/A	N/A	N/A	N/A	0x1	N/A	N/A

表1-2

（2）上位机收到表1-2的报文后，则发送表1-3的报文，其中后四个字节表示APP程序bin文件的大小，即总字节数(APPByteSize = Byte4<<24+Byte5<<16+Byte6<<8+Byte7)。BOOT程序收到表1-3的报文则会计算APP程序的大小，用在后续对照接收APP数据和判断APP数据接收是否完成，随后发送一则表1-4的报文用以通知上位机可以开始发送APP数据。

ID	Byte0	Byte1	Byte2	Byte3	Byte4	Byte5	Byte6	Byte7
0x555	0x60	N/A	N/A	N/A	APPsize	APPsize	APPsize	APPsize

表1-3

ID	Byte0	Byte1	Byte2	Byte3	Byte4	Byte5	Byte6	Byte7
0x555	0x63	N/A	N/A	N/A	N/A	N/A	0x1	N/A

表1-4

（3）上位机收到表1-4的报文后，则持续发送表1-5格式的APP数据报文，直到发送完。其中Byte1-Byte3表示当前报文携带的APP数据的索引号(逐帧累加)，用于和BOOT程序自身的索引号对照，保证APP数据的正确性；其Byte4-Byte7表示APP的四字节数据，Byte4-Byte7——APPByte1-APPByte4，即CAN报文的低字节存放APP的低字节数据。

ID	Byte0	Byte1	Byte2	Byte3	Byte4	Byte5	Byte6	Byte7
0x555	0x61	index	index	index	APPByte1	APPByte2	APPByte3	APPByte4

表1-5

（4）BOOT程序持续接收表1-5的报文期间，每接收一帧都会对照自身索引号和报文携带索引号是否一致，以保证接收正确。如果出现不一致的情况则会返回给上位机一则表1-6的报文，其中Byte5-Byte7存放出错的索引号，上位机可以据此重新发送此索引号的APP数据。

ID	Byte0	Byte1	Byte2	Byte3	Byte4	Byte5	Byte6	Byte7
0x555	0x62	N/A	N/A	N/A	N/A	index	index	index

表1-6

（5）BOOT程序持续接收表1-5的报文期间，会依据此前计算出的APP数据总大小来判断APP数据是否接收完成。接收完成后，BOOT程序会发送一则表1-7的报文，用以通知上位机接收完成，自身则会跳转至APP执行APP程序。

ID	Byte0	Byte1	Byte2	Byte3	Byte4	Byte5	Byte6	Byte7
0x555	0x63	N/A	N/A	N/A	N/A	N/A	N/A	0x1

表1-7

2. bootloader的实现逻辑和基本原理就不再赘述，主程序奉上

实现bootloader主要用到了以下组件，在往期文章中均有介绍：

flexcan组件：

(104条消息) S32K的flexcan组件使用(RxFIFO+中断)_阿衰0110的博客-CSDN博客

lptmr组件：

(104条消息) S32K的lptmr组件使用(系统定时器)_阿衰0110的博客-CSDN博客

flash组件：

(104条消息) S32K的flash组件使用(操作FLASH)_阿衰0110的博客-CSDN博客

wdog组件：

(104条消息) S32K的wdog组件使用(看门狗)_阿衰0110的博客-CSDN博客

/** system.c**  Created on: 2022年3月8日*      Author: MNIAS*/
#include "main.h"// App起始地址
#define AppAddr         0x8000u
// App大小
#define AppSize         0x20000u
// IAP缓存区大小   S32K148的FLASH_DRV_Program最小可写大小是8B
#define IAPBuffSize     1024u
// 私有ID
uint16_t CANID_Private;
// IAP升级标志
static uint8_t IAP_Flag = 0;
// IAP数据索引
static uint32_t IAP_DATA_Index = 0;
// IAP数据大小
static uint32_t IAP_DATA_Size = 0;
// IAP缓存区
static uint8_t IAP_DATA_Buff[IAPBuffSize];
// flash操作结果
uint8_t result = 0;
static uint32_t failAddr = 0;typedef  void (*pFunction)(void);
pFunction Jump_To_Application;
uint32_t JumpAddress;static void return_beginSignal(void);
static void receive_IAP_begin(void);
static void receive_IAP_handle(void);
static void JumpToApp(void);/*** @brief  硬件错误处理* @param  None* @retval None*/
void HardFault_Handler(void)
{
#ifdef DEBUG_printfSEGGER_RTT_printf(0,"Hard fault error\n");
#endif
}
/*** @brief  系统初始化* @param  None* @retval None*/
void SYSTEM_Init(void)
{CLOCK_SYS_Init(g_clockManConfigsArr, CLOCK_MANAGER_CONFIG_CNT, g_clockManCallbacksArr, CLOCK_MANAGER_CALLBACK_CNT);CLOCK_SYS_UpdateConfiguration(0U, CLOCK_MANAGER_POLICY_AGREEMENT);PINS_DRV_Init(NUM_OF_CONFIGURED_PINS, g_pin_mux_InitConfigArr);CAN0_Init();CAN1_Init();CAN2_Init();lptmr_Init();get_CANID_Private(&CANID_Private);Flash_Init();WDOG_Init(500); // 1s
#ifdef DEBUG_printfSEGGER_RTT_printf(0,"entery boot, private CAN ID is 0x%03x\n", CANID_Private);
#endif
}
/*** @brief  任务处理* @param  None* @retval None*/
void TASK_Schedule(void)
{// 数据第一字节为模式switch(CANrecMsg.CAN_DATA[0]){case 0x60:receive_IAP_begin();break;case 0x61:receive_IAP_handle();break;case 0x7e:set_CANID_Private(CANrecMsg.CAN_DATA);break;case 0x7F:return_beginSignal();break;}// 无升级操作if(IAP_Flag == 0){// 超时则跳转APPif(TIM_DelayTimeCounter >= 50){JumpToApp();}}WDOG_Feed();
}
/*** @brief  返回IAP开始信号* @param  None* @retval None*/
static void return_beginSignal(void)
{// 返回IAP预备信号  上位机接收后将发送IAP数据大小set_CANTransmitData(useCANx, MAILBOX_9, CANID_Private,0x63,0,0,0,0,0x1,0,0);// 清除模式位CANrecMsg.CAN_DATA[0] = 0;
}
/*** @brief  准备接收IAP数据  计算IAP数据大小* @param  None* @retval None*/
static void receive_IAP_begin(void)
{// 清零索引  索引从0开始IAP_DATA_Index = 0;// 置位IAP升级标志IAP_Flag = 1;// 计算IAP数据大小IAP_DATA_Size = (CANrecMsg.CAN_DATA[4] << 24) | (CANrecMsg.CAN_DATA[5] << 16) | (CANrecMsg.CAN_DATA[6] << 8) | (CANrecMsg.CAN_DATA[7]);
#ifdef DEBUG_printfSEGGER_RTT_printf(0,"IAP data size : %d\n", IAP_DATA_Size);
#endifINT_SYS_DisableIRQGlobal();// S32K148的FLASH_DRV_EraseSector最小擦除扇区大小是 4KBresult = FLASH_DRV_EraseSector(&flashSSDConfig, AppAddr, ((IAP_DATA_Size >> 12) + 1) << 12);
#ifdef DEBUG_printfSEGGER_RTT_printf(0,"erase flash T(0)/F(!0) : %d\n", result);
#endif// 验证擦除result = FLASH_DRV_VerifySection(&flashSSDConfig, AppAddr, ((IAP_DATA_Size >> 12) + 1) << 12 >> 4, 1u);
#ifdef DEBUG_printfSEGGER_RTT_printf(0,"verify erase T(0)/F(!0) : %d\n", result);
#endifINT_SYS_EnableIRQGlobal();// 返回IAP开始信号  上位机接收后会持续发送IAP数据set_CANTransmitData(useCANx, MAILBOX_9, CANID_Private,0x63,0,0,0,0,0,0x1,0);// 清除模式位CANrecMsg.CAN_DATA[0] = 0;
}
/*** @brief  正在接收IAP数据* @param  None* @retval None*/
static void receive_IAP_handle(void)
{// 计算当前帧的IAP数据索引uint32_t IndexTemp = (CANrecMsg.CAN_DATA[1] << 16) | (CANrecMsg.CAN_DATA[2] << 8) | CANrecMsg.CAN_DATA[3];
#ifdef DEBUG_printfSEGGER_RTT_printf(0,"message current IAP data index : %d\nboot current IAP data index : %d\n", IndexTemp, IAP_DATA_Index);
#endif// IAP升级标志被置位if(IAP_Flag == 1){// 判断当前帧的IAP数据索引和存储的IAP数据索引是否一致，且数据大小小于APP的大小  IndexTemp<<2 = IndexTemp*4  因为一帧报文携带了4Byteif(IndexTemp == IAP_DATA_Index && (IndexTemp << 2) < AppSize){// 计算当前缓存字节数uint16_t currentBuffSize = ((IAP_DATA_Index << 2) % IAPBuffSize) + 4;// 计算当前接收总字节数uint32_t currentRecSize = (IAP_DATA_Index << 2) + 4;uint8_t count;// 一帧4Bytefor(count = 0; count < 4; count++){// IAP数据放入缓存区IAP_DATA_Buff[currentBuffSize - 4 + count] = CANrecMsg.CAN_DATA[4 + count];
#ifdef DEBUG_printfSEGGER_RTT_printf(0,"IAP data buff %d : %02x\n", currentBuffSize - 4 + count, IAP_DATA_Buff[currentBuffSize - 4 + count]);
#endif}// 缓存区数据存满 或 接收到的IAP数据大小达到此次IAP升级数据的大小时  进行一次写入if(currentBuffSize == IAPBuffSize || currentRecSize >= IAP_DATA_Size){INT_SYS_DisableIRQGlobal();// S32K148的FLASH_DRV_Program最小可写大小是8Bresult = FLASH_DRV_Program(&flashSSDConfig, AppAddr + ((IAP_DATA_Index << 2) >> 10 << 10), IAPBuffSize, IAP_DATA_Buff);
#ifdef DEBUG_printfSEGGER_RTT_printf(0,"write flash T(0)/F(!0) : %d\n", result);
#endif// 检验写flashresult = FLASH_DRV_ProgramCheck(&flashSSDConfig, AppAddr + ((IAP_DATA_Index << 2) >> 10 << 10), IAPBuffSize, IAP_DATA_Buff, &failAddr, 1u);
#ifdef DEBUG_printfSEGGER_RTT_printf(0,"check write T(0)/F(!0) : %d, fail address %x\n", result, failAddr);
#endifINT_SYS_EnableIRQGlobal();// 接收到的IAP数据大小达到此次IAP升级数据的总大小  即为接收完全部数据  IAP完成if(currentRecSize >= IAP_DATA_Size){// 返回IAP完成信号set_CANTransmitData(useCANx, MAILBOX_9, CANID_Private,0x63,0,0,0,0,0,0,0x1);// 延时5msTIM_DelayTimeCounter = 0;while(TIM_DelayTimeCounter < 5);// 返回IAP完成信号set_CANTransmitData(useCANx, MAILBOX_9, CANID_Private,0x63,0,0,0,0,0,0,0x1);// 延时5msTIM_DelayTimeCounter = 0;while(TIM_DelayTimeCounter < 5);// 跳转APPJumpToApp();}}IAP_DATA_Index++;}else{// 返回IAP错误信号set_CANTransmitData(useCANx, MAILBOX_9, CANID_Private,0x62,0,0,0,0,IAP_DATA_Index >> 16, IAP_DATA_Index >> 8, IAP_DATA_Index);}}// 清除模式位CANrecMsg.CAN_DATA[0] = 0;
}
/*** @brief  跳转APP程序* @param  None* @retval None*/
static void JumpToApp(void)
{LPTMR_DRV_Deinit(INST_LPTMR1);FLEXCAN_DRV_Deinit(INST_CANCOM1);FLEXCAN_DRV_Deinit(INST_CANCOM2);FLEXCAN_DRV_Deinit(INST_CANCOM3);WDOG_DRV_Deinit(INST_WATCHDOG1);/* Disable FIRC divider  *///SCG->FIRCDIV |= SCG_FIRCDIV_FIRCDIV2(0x000);// 关闭全局中断INT_SYS_DisableIRQGlobal();JumpAddress = *(volatile uint32_t*) (AppAddr + 4);Jump_To_Application =  (pFunction) JumpAddress;Jump_To_Application();
}

3. boot程序需要配置自身所占地址的大小，防止自身地址与APP程序地址重合导致的一些问题

4. APP程序里需要配置flash基地址偏移(同上述 3. 的路径)

bootloader源码下载地址：

https://download.csdn.net/download/m0_50669075/85034836

END