快捷又安全！如何利用芯片內(nèi)部Bootloader燒寫程序？

CC2640 R2是德州儀器推出的面向 Bluetooth Smart 應(yīng)用的低功耗無線 MCU。該芯片運行TI的BLE協(xié)議棧，具有功耗低，外設(shè)種類豐富，射頻性能好等特點。利用它可以實現(xiàn)許多有趣的應(yīng)用，收到了用戶的廣泛歡迎。

可是很多用戶在量產(chǎn)的時候卻犯難了，用XDS110 + Flash Programmer 2，效率很低，還要在GUI上各種配置，產(chǎn)線工人操作起來十分困難而且容易失誤。買一拖多的編程器配上位機(jī)，又舍不得口袋里的銀子，而且不是TI官方出品，穩(wěn)定性和可靠性難以得到保證。本文給大家介紹一種利用芯片內(nèi)部Bootloader燒寫程序的方法，進(jìn)入Boot模式，用普通的串行接口就可以進(jìn)行固件的引導(dǎo)，F(xiàn)LASH的擦寫，Program，不花費額外成本。而且這個bootloader是放在ROM里的，不會被誤擦除， Boot的時候UART/SPI不斷就沒事，實在不行l(wèi)oad一半斷了也無傷大雅，再boot一次就好了，即快捷又安全。

我們來看一下CC2640R2的Bootloader是怎么Run的。CC13x0, CC26x0 SimpleLink Wireless MCU Technical Reference Manual（SWCU117H）第8章節(jié)Bootloader中詳細(xì)介紹了Bootloader的原理，功能，接口定義，包的組成，校驗等等，內(nèi)容很多，容易犯困，現(xiàn)在來畫一下重點。

第一個常見的問題是什么情況下會進(jìn)Bootloader，進(jìn)Bootloader會不會影響應(yīng)用程序的執(zhí)行？如果使能了Bootloader，有兩種情況下會進(jìn)，第一種情況是一個FLASH里沒有任何鏡像的新芯片在上電后；第二種情況是開啟了Bootloader backdoor，并且預(yù)先定義的backdoor PIN腳被設(shè)置到正確的邏輯電平。上述條件不滿足，在上電后，芯片優(yōu)先執(zhí)行應(yīng)用程序。所以Bootloader和應(yīng)用程序執(zhí)行的條件不同，所以并不會相互影響。

第二個常見的問題是什么是Bootloader backdoor？實際上就是為芯片進(jìn)入Bootloader留的一個后門。用戶可以通過BL_CONFIG寄存器的BL_ENABLE位使能這個backdoor，并預(yù)設(shè)某個GPIO在某個電平的時候啟用這個Backdoor，在Reset的時候，芯片內(nèi)部會自動檢測預(yù)設(shè)條件是否滿足，來決定是否進(jìn)入Bootloader模式。如圖1所示，BL_CONFIG是實現(xiàn)Bootloader最重要的寄存器，我們后面在講代碼時會參照這個寄存器，其說明在SWCU117H也可以找到。

圖 1. BL_CONFIG寄存器說明

第三個常見的問題也是容易犯的錯誤是是不是CC2640R2的所有接口和PIN腳都支持Bootloader？答案是否定的。CC2640R2的Bootloader只支持兩種接口，UART和SSI，而且僅有UART0 和 SSI0 支持，不同封裝的芯片對應(yīng)的引腳也有差別，如圖2所示，使用時要特別注意。

圖 2. CC2640R2 Bootloader接口定義

對于UART0來說，我們芯片理論上可以達(dá)到3Mbaud（48M/16）的最大波特率，但是片內(nèi)ROM中的Bootloader固件只支持1.6Mbaud。SSI0是Motorolar格式的，SPH=1，SPO=1，SSI0時鐘最快頻率是4Mbaud（48M/12）。不過一味追求接口的速率也沒有必要，畢竟下載程序的速率瓶頸在FLASH的讀寫速度。

其實要點就這么多，很簡單吧。很多用戶會有疑問是不是要把TI規(guī)定的協(xié)議搞得很透才能實現(xiàn)Bootloader？當(dāng)然不是，TI工程師的使命就是把復(fù)雜的問題變得簡單，只要把配置搞對，配上正確的上位機(jī)，一秒上手不是難事。下面就以UART為例詳細(xì)跟大伙說說Bootloader在CC2640R2上是怎么實現(xiàn)的。

工欲善其事，必先利其器，請準(zhǔn)備好下面的IDE環(huán)境，藍(lán)牙協(xié)議棧和硬件平臺。

值得一提的是，sblAppEx.exe 是TI專門為CC2640R2實現(xiàn)Bootloader開發(fā)的工具，并向客戶開放源碼，可以基于此二次開發(fā)，

下載地址：http://www.ti.com/lit/zip/swra466。

首先，我們需要修改一下Bootloader的設(shè)置，在sourcetidevicescc26x0r2startup_files里，打開ccfg.c，對幾個宏定義做出配置，如下圖3所示，依據(jù)則是圖1的BL_CONFIG。

圖 3. 修改ccfg.c中的宏定義以匹配Bootloader的要求

在這里我們用DIO15高電平作為Bootloader backdoor的敲門磚，當(dāng)然也可以根據(jù)用戶實際需要選擇相應(yīng)的DIO。配置好后，點擊IAR的編譯下載按鈕，就可以在simple_peripheraltirtosiarappFlashROM_

StackLibraryExe里看到剛剛編譯好的帶Bootloader功能的鏡像文件，我們需要的是.bin結(jié)尾的，如圖4所示。

圖 4. 編譯生成的不同格式的鏡像文件

將生成的.bin文件復(fù)制到sblAppEx.exe所在根目錄下，即sblAppEx_1_02_00_00bin。由于sblAppEx.exe自動識別的是blinky_backdoor_select_btn2650.bin，所以需要把剛生成的ble_simple_peripheral_cc2640r2lp_app_Flash

ROM_StackLibrary.bin改個名字。當(dāng)然了，也可以通過修改sblAppEx.exe的源碼識別用戶所需的.bin，此處不再贅述。然后，按如下步驟操作：

1） DIO15接成高電平。

2） RESET。重新上電或者按LAUNCHPAD的RESET按鈕均可。

3） 在DOS界面選擇0，即XDS110 Class Application/User UART <COM56>，回車。不同電腦可能會識別不同的串口號，這個無關(guān)緊要。

如果設(shè)置都正確的話Bootloader開始工作，經(jīng)過Erasing flash，Writing flash，Calculating CRC on device，Comparing CRC這一系列過程后，Bootloader更新程序就完成了，最后系統(tǒng)會Reset device，整個流程如圖5所示。

圖 5. 執(zhí)行正確的Bootloader的流程

一路OK后，此時的LAUNCHPAD里就是新的固件所示現(xiàn)的功能啦！如果配置不對的話，這個App是會閃退的，無法完成Bootloader的功能。如果不想用板載的XDS110，用自己的USB轉(zhuǎn)串口工具也是可以的，只不過不會跳出那么多跟XDS110有關(guān)的COM ports了，取而代之的是USB Serial Ports，串口號不用太糾結(jié)。

圖 6. USB轉(zhuǎn)串口工具的COM ports

當(dāng)然啦，有可能你雙擊sblAppEx.exe來執(zhí)行，但執(zhí)行完一系列操作后會自動退出，看不到任何Log，解決的方法是不要雙擊進(jìn)入程序，在windows的run里用cmd命令，如圖7所示，切到sblAppEx.exe所在文件夾就可以啦。如果某個環(huán)節(jié)遇到任何問題，Bootloader就會中斷，DOS界面會提示ERROR，具體可以對照sblAppEx.exe的源碼進(jìn)行檢查，此處不再贅述。需要注意的是，如果不用Bootloader模式，Bootloader backdoor的引腳一定要接固定電平，此處DIO15一定要接低電平，不能懸空。

圖 7. 從Windows的cmd進(jìn)入程序可防止自動退出

重要的事再說一遍，sblAppEx.exe是開源的，用戶可以根據(jù)需要修改源碼實現(xiàn)定制化的功能，比如UART波特率和上文提到的鏡像名稱等等。

是不是產(chǎn)線上用起來既簡單又方便呢，基本是一鍵式下載，既高效又防止誤操作。當(dāng)然啦，還可以適當(dāng)修改一下下載工具和上位機(jī)軟件，就可以實現(xiàn)多個器件的下載。打開你的環(huán)境，拿起你的開發(fā)板，來試一下吧！