使用blhost烧写其它板载Flash

NXP管管

使用blhost烧写其它板载Flash

小编最近在支持客户，使用blhost配合flash loader，通过USB HID方式进行固件更新时发现，除了reset命令，execute命令同样可以运行固件程序。


通过和其他同事沟通，大家对execute命令的总体感觉是，参数多且不清楚如何设置这些参数，因而无法使用。
经过研究和实践，小编找到execute命令参数的设置方法，并通过execute命令运行存储在LPC54018M SPIFI Flash的固件程序。小编决定把自己的发现记录下来和小伙伴们分享。


一、blhost是什么


相信很多使用过恩智浦LPC系列和Kinetis系列MCU的小伙伴，对blhost应该不是很陌生。考虑到还有第一次接触blhost的小伙伴，小编对它先做一个简单的介绍，让刚接触它的小伙伴有个初步的认识。当然，如果有介绍不到位的，望指正。
blhost是一款运行于PC端的应用软件，支持Windows、Linux (X86-based)、Mac-OSX, 和Linux (Arm-based)多个平台。
blhost同时也是一款基于命令行的工具，通过向运行有flashloader的恩智浦MCU发送命令，可以实现Flash擦除、读取和写入操作，可以实现固件更新，可以复位MCU以重新运行固件，也可以通过execute命令在不复位MCU的情况下，运行预置于MCU片内Flash、片内RAM或者其他支持XIP功能的片外存储器的固件。


二、Flash loader是什么


flash loader是NXP MCU bootloader的一种实现方式，与运行于PC端的工具blhost配合实现对Flash存储器的读、写、擦除操作。


Flash loader具有如下特点:
·基于RAM，不需要额外占用Flash存储空间
·系统掉电后丢失，在与blhost配合对Flash存储器进行读、写、擦除之前，要预先将其下载到RAM中并运行
·支持SPI slave，I2C slave，UART，USB HID, CAN多种接口

三、execute命令支持


blhost中的execute命令用于跳转到指定地址执行代码，并且跳转后不返回bootloader。


这个命令的有关细节如下图所示。参数arg通过R0寄存器传递给被调用代码；参数stackpointer用于设置主堆栈指针(MSP)和进程堆栈指针(PSP)。stackpointer可以设置为0，但前提是被调用代码在使用栈之前要设置主堆栈指针(MSP)和进程堆栈指针(PSP)。

Fig1 execute命令

四、设置execute的关键参数


事实上，blhost用户指南对execute命令的参数说明算是比较详细了。然而，我该如何设置这些参数运行自己的程序呢？小编带大家来一探究竟。


其实，在使用execute命令运行固件程序之前，用户应该通过PC端的集成开发环境，如Keil、IAR，编译生成固件程序的可执行文件。然后，再将可执行文件烧写到指定地址的存储器中。


为什么我提到固件程序的可执行文件呢？因为这条指令的关键参数address和stackpointer就可以从可执行文件中获得。接下来，我用一个实例说明如何通过固件程序可执行文件确定参数address和stackpointer。这两个参数至关重要，如果它们错了，固件程序可就无法运行了。


光说不练假把式，光练不说傻把式，又练又说才是真把式。接下来，我就以LPC54018M为例，讲解如何确定execute命令的参数address和stackpointer。


参考LPC54018M用户手册（UM11155 LPC54018JxM/LPC54S018JxM User manual)第三章Chapter 3: LPC54018JxM Boot ROM for non-secure devices有关镜像文件布局的描述。从图2和图3可以看出，无论是plainimage layout还是XIP image layout, 镜像文件中偏移地址为0开始的四个字节是stack pointer，偏移地址为4开始的四个字节是镜像执行起始地址，也就是前面提到的address。

Fig3 XIP Image Layout

弄明白如何确定execute命令参数address和stackpointer之后，我们以LPC54018M SDK的hello_world_qspi_xip工程为例，说明如何使用execute命令运行固件程序。


首先，编译生成hello_world_qspi_xip工程的可执行文件。可执行文件生成后，打开如下图所示。根据前面的描述，可执行文件偏移地址为0开始的4个字节是stackpointer, 这里是0x00030000, 偏移地址为4开始的4个字节是可执行起始地址address，这里是0x10000215。

Fig4 hello_world_qspi_xip可执行文件

除了通过可执行文件获得stackpointer和可执行起始地址address，还可以通过hello_world_qspi_xip工程的map文件获取这两个参数。以Keil MDK为例，生成可执行文件的同时，会生成map文件hello_world_qspi_xip.map。


看到这里，可能有的小伙伴会问了，这个map文件有那么多的符号，我怎么知道哪两个符号表示stack pointer和可执行起始地址address。其实，可以在LPC54018M启动文件startup_LPC54S018M.S中找到答案。打开startup_LPC54S018M.S，如下图所示。

Fig5 代表stack pointer和可执行起始地址address的符号

可以看到，代表stackpointer的符号是Image$$ARM_LIB_STACK$$ZI$$Limit，代表可执行起始地址address的符号是Reset_Handler。


打开hello_world_qspi_xip的map文件，用Image$$ARM_LIB_STACK$$ZI$$Limit和Reset_Handler进行搜索，结果如下图所示。

Fig7 确定可执行起始地址address

五、让blhost支持SPIFI Flash XIP


为了使位于SPIFI Flash中的固件程序，能够通过blhost execute命令运行，需要对flash loader工程进行修改，具体步骤如下:
1、本文基于LPC54018M SDK 2.9.0，IDE为Keil MDK。SDK可以通过以下链接下载：https://mcuxpresso.nxp.com/en/welcome
2、下载后解压缩，flash loader示例工程位于 ：SDK_2.9.0_LPCXpresso54S018M\boards\lpcxpresso54s018m\bootloader_examples\flashloader
3、Flash loader示例工程中，打开memory_map_LPC54S018M.c，路径为：SDK_2.9.0_LPCXpresso54S018M\middleware\mcu-boot\targets\LPC54S018M\src\memory_map_LPC54S018M.c
4、该文件定义了LPC54S018M的存储器映射，如下图所示：

Fig 8 修改前的LPC54S018M存储器映射

5、LPC54018M SPIFI Flash是支持XIP特性的，因此，上图的kMemoryNotExecutable应当修改为kMemoryIsExecutable，如下图所示：

Fig9 修改后的LPC54S018M存储器映射

6、重新编译，生成可执行文件flashloader.bin，路径：SDK_2.9.0_LPCXpresso54S018M\boards\lpcxpresso54s018m\bootloader_examples\flashloader\mdk\release




六、烧写用户固件程序


使用blhost编程固件程序hello_world_qspi_xip.bin到LPC54S018M SPIFI Flash的步骤如下所示:


1，下载dfu-util.exe，链接地址为http://dfu-util.sourceforge.net/releases/


2，配置ISP引脚，然后复位芯片使芯片进入USB0 DFU引导模式

Fig10 LPC54S018M USB0 DFU引导模式配置

3，将LPC54S18M评估板LPC54S018M-EVK的USB0 Full-Speed端口与PC端的USB端口相连，并在PC端打开命令行窗口并输入如下命令:


dfu-util.exe –D flashloader.bin


4，使用如下图所示的blhost命令将固件程序hello_world_qspi_xip.bin烧写到LPC54S018M的SPFI Flash中

Fig11 烧写固件程序的blhost命令

七、使用execute运行固件程序


在使用blhost命令烧写固件程序hello_world_qspi_xip.bin到LPC54S018M的SPIFI Flash之后，运行execute命令即可运行固件程序hello_world_qspi_xip.bin。

Fig12 通过execute命令运行固件程序

固件程序hello_world_qspi_xip.bin运行之后，会在PC端串口控制台先打印”Hello world”，之后会回显用户的键盘输入。运行结果如下图所示，字符串”This is a routine which is used to test blhost execute command.”就是来自键盘的输入。

Fig13 固件程序在串口控制台的输出

八、总结


本篇小文首先简单介绍blhost工具，然后对execute命令的功能和参数进行详细说明，接着逐步分析如何确定execute命令参数stackpointer和address，最后给出使用blhost命令更新固件程序和使用execute命令运行固件程序的方法。

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