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AVR Bootloader FastBoot von Peter Danneggervon Karsten Donat
[bearbeiten] Was ist ein Bootloader?Der Bootloader ist selbst ein kleines Programm. Es wird beim Start des Controllers zuerst ausgeführt. Damit das PC-Programm für das Firmware-Update sich melden kann, wartet der Bootloader eine gewisse Zeit (hier 0,33 Sekunden) auf ein Zeichen über die serielle Schnittstelle (UART RS232, USB). Kommt dies Zeichen wird die neue Firmware gebrannt. Andernfalls wird das eigentliche Programm des Controllers ausgeführt. Dem eigentlichen Anwendungsprogramm geht natürlich der Platz den der Bootloader benötigt verloren. Da Peters Bootloader jedoch in ein 512Bytes (256 Worte!) großes Segment passt, stört das nicht weiter. Normalerweise wird der Programmcode des Microcontrollers mit einem ISP-Dongle in den Flash gebrannt. Aus verschiedenen Gründen kann dies jedoch nicht möglich/ gewünscht sein:
[bearbeiten] Downloads
[bearbeiten] Bootloader anpassen[bearbeiten] CPU-Frequenz, Wartezeit - FASTLOAD.HBei XTAL die benutzte Frequenz des Controllers einstellen (jungfräuliche AVRs haben oft intern 1MHz aktiviert!). Im Standard Makefile von WinAVR steht die Frequenz unter F_CPU
Um die Wartezeit auf das Firmware-Update beim Booten anzupassen:
[bearbeiten] UART Port/ Pins – M*.ASMDa die verwendeten Pins für die Schnittstelle freiwählbar sind, müssen diese noch eingestellt werden. Für einige Controller liegen bereits Definitionsdateien bei. Für den ATMega 8 heißt die Datei beispielsweise M8.ASM. STX_PORT: hier den Sende Port angeben. Für den Hardware-UART des M8 wäre das Port D. Es muss aber nicht der Hardware-UART sein! (wenn man den aber eh als Schnittstelle nutzt ist es sinnvoll)
Beispiel für Hardware-UART im ATMega 8, 48, 168
[bearbeiten] Compilieren des BootloadersDa der Bootloader in Assembler geschrieben ist, kann WinAVR nicht so ohne weiteres damit umgehen. Das einfachste ist, sich das AVRStudio von Atmel herunterzuladen http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2725 Im Unterverzeichnis AvrAssembler2 befindet sich der benötigte Assembler. Das Einfachste ist, sich die unter Appnotes benötigte Include Datei des jeweiligen Controllers (oder das komplette Verzeichnis) und die avrasm2.exe ins Verzeichnis des Bootloaders zu kopieren. Danach wird der Assembler aufgerufen (m8.asm für ATMega 8) avrasm2 -fI m8.asm Bootloader compilieren Das AVRStudio lässt sich unter Linux auch mit WINE installieren (die IDE des AVR Studio 4 geht allerdings nicht). Der Aufruf des Assemblers ist dann: wine avrasm2.exe -fI M8.ASM Bootloader mit Hilfe von WINE compilieren [bearbeiten] Brennen des BootloadersDer nun erzeugte Bootloader wird mit dem vorhanden ISP Dongle in den AVR gebrannt (Intel Hex Format) "avrdude" -p m8 -c avr910 -P com1 -U flash:w:"C:\Developing\AVR\Test\Bootloader Peter Dannegger\fastload_V14\m8 3686400.hex":i -U flash:v:"C:\Developing\AVR\Test\Bootloader Peter Dannegger\fastload_V14\m8 3686400.hex":i -y Brennen mit AVRDude auf COM 1 und einem AVR910 kompatiblen Dongle (z.B. myAVR USB)
[bearbeiten] Einstellen der FusesDamit der Bootloader zu Beginn gestartet wird, müssen die entsprechenden Fuses gesetzt werden. Möglich ist dies u.a. mit der AVRDude GUI.
Bei einigen Controllern wie z.B. dem ATMega 48 wird das Flag
[bearbeiten] Fuses mit myAVR ändernDer myAVR Dongle unterstützt leider keine Fuses mit AVRDude. Abhilfe liefert hier jedoch das myAVR Worpad Plus. Die Demo-Version (reicht hierfür) kann unter http://www.myavr.de/download/myAVR_WorkpadPLUS_Demo.exe - myAVR Workpad Plus Demoversion heruntergeladen werden. Nach dem Installieren und starten im Menü Extras – Fuse- und Lock-Bits wählen. Das Programm ermittelt automatisch den aktuellen Status. Je nach Controller steht der Bootloader Support unter High oder Extended Fuses. [bearbeiten] Brennen des eigentlichen ProgrammesDamit das Programm mit Peters Tool in den Controller geladen werden kann, muss im Intel HEX Format vorliegen. Im makefile Template von WinAVR (und auch der ATMegaIDE) ist dies standardmäßig eingestellt.
Danach wird Peters Firmware-Update Tool aufgerufen (hier COM 2) fboot /C2 /Pmain.hex hier wird die main.hex als Hauptprogramm gebrannt Wichtig hierbei ist, dass der Dateiname der alten DOS Konvention entspricht. Also keine langen Dateinamen. Wenn noch keine Firmware im Controller ist (direkt nach Installieren des Bootloaders) startet der Brennvorgang automatisch. Andernfalls wartet das Programm auf den Reset des Controllers. Peters Tool arbeitet nur mit COM1 bis COM4 zusammen. Also ggf. den USB Adapter im Gerätemanager umstellen. Die Ausgabe sieht dann wie folgt aus: C:\DOCUME~1\zzzzzz\Desktop\avr\_soft\fboot18>fboot18 /Ptest.hex /b9600 /c1 COM 1 at 9600 Baud: Connected (One wire) Bootloader V1.8 Target: 1E9108 Buffer: 32 Byte Size available: 1534 Byte Program test.hex: 00000 - 00073 successful CRC: o.k. Elapsed time: 1.43 seconds [bearbeiten] Bootloader-Support in ATMegaIDE 2007Die IDE kann wahlweise mit AVRDude und einem entsprechenden ISP-Dongle oder mit dem Bootloader das Programm in den Flash brennen.
[bearbeiten] Anpassen des ProgrammsUm das Firmware Update komfortabler zu gestalten kann ein Software-Reset eingebaut werden, der per RS232/ USB Schnittstelle oder Tastendruck ausgelöst wird. [bearbeiten] TastendruckIn der mitgelieferten Standard.h gibt es den Befehl void Reset();. Er löst mit Hilfe des Watchdog-Timers einen Hardwarereset aus. Man kann jetzt z.B. auf einen bestimmten Tastendruck (-kombination) hin diesen Reset ausführen. [bearbeiten] RS232/ USBAlternativ kann ein entsprechender Befehl über die RS232 gesendet werden. Standardmäßig ist dies 0xFF ‚R‘.
[bearbeiten] Einstellungen in der IDEDer Bootloader Support kann bei den Projekt-Eigenschaften eingestellt werden. Beim Brennen wird er dann automatisch benutzt.
[bearbeiten] ToDo[bearbeiten] Support großer ATMegasPeter und andere arbeiten momentan noch an der Anpassung für größere Controller wie den ATMega 128.
[bearbeiten] Komfortables Stand-Alone Firmware-UpdateBasierend auf dem Code der IDE wird es im September noch ein Standalone Programm für das Firmware-Update geben. Es wird auch ein entsprechendes Protokoll zur Versionskontrollle haben. (bisherige Soft- und viel wichtiger Hardwareversion wird gechecked). Eine Verschlüsselung der Firmware-Datei ist in Planung.
[bearbeiten] Automatisches erzeugen des BooloadersSobald ich Zeit habe kommt in die IDE auch die Möglichkeit, die Anpassungen des Bootloaders von der IDE durchführen zu lassen. |