如何对Bootloader进行开发？

  前言

S32K144在汽车电子领域得到广泛应用，由于支持CANFD，笔者展开对其Bootloader开发。

一、Bootloader驱动相关代码
首先将开发用到的基本驱动搞定，包括CAN、定时器、FLASH代码，用Process Expert开发极大的简化了开发人员的工作量，但笔者感觉NXP的库代码的质量没有STM32质量高，有些函数调用太容易出问题了，代码的稳健性并不好。


1.CAN驱动
代码如下：


#define TX_MAILBOX1  0UL


#define RX_MAILBOX1  1UL
#define RX_MAILBOX2  2UL




#define RX_MSG_ID1   UDS_PHYS_REQ_ID
#define RX_MSG_ID2   UDS_FUNC_REQ_ID




#define TX_MSG_ID    UDS_PHYS_RSP_ID


can_buff_config_t RxBuffCfg =  {
        .enableFD = false,
        .enableBRS = false,
        .fdPadding = 0U,
        .idType = CAN_MSG_ID_STD,
        .isRemote = false
};


can_buff_config_t TxBuffCfg =  {
        .enableFD = false,
        .enableBRS = false,
        .fdPadding = 0U,
        .idType = CAN_MSG_ID_STD,
        .isRemote = false
};


can_message_t TxMsg = {
        .cs = 0U,
        .id = TX_MSG_ID,
        .data[0] = 0xAA,
        .length = 1U
};


can_message_t RxMsg;


void CAN0_CallBackHandle(uint32_t instance, can_event_t eventType, uint32_t objIdx, void *driverState)
{
        (void)driverState;
        (void)instance;


        switch(eventType)
        {
        case CAN_EVENT_RX_COMPLETE:
        if(objIdx == RX_MAILBOX1)
        {
                CAN_Receive(&can_pal1_instance, RX_MAILBOX1, &RxMsg);
                //CAN_Send(&can_pal1_instance, TX_MAILBOX1, &TxMsg);
        }


        if(objIdx == RX_MAILBOX2)
                {
                        CAN_Receive(&can_pal1_instance, RX_MAILBOX2, &RxMsg);
                        //CAN_Send(&can_pal1_instance, TX_MAILBOX1, &TxMsg);
                }


        CanRxPoll(RxMsg);
                break;
        case CAN_EVENT_TX_COMPLETE:
                break;
        default:
                break;
        }


}


void InitCan(void)
{
        CAN_Init(&can_pal1_instance, &can_pal1_Config0);


        CAN_ConfigRxBuff(&can_pal1_instance, RX_MAILBOX1, &RxBuffCfg, RX_MSG_ID1);
        CAN_SetRxFilter(&can_pal1_instance, CAN_MSG_ID_STD, RX_MAILBOX1, 0);




        CAN_ConfigTxBuff(&can_pal1_instance, TX_MAILBOX1, &TxBuffCfg);
        CAN_InstallEventCallback(&can_pal1_instance, CAN0_CallBackHandle, NULL);
        CAN_Receive(&can_pal1_instance, RX_MAILBOX1, &RxMsg);


}


int16_t CanTxFrame(CAN_FRAME *frame, uint8_t chn)
{
        can_message_t TxMessage;


        TxMessage.cs = 0;
        TxMessage.id = SendMbox[chn].id;


    if(SendMbox[chn].ext)
    {
        //TxMessage.IDE = 1;
    }
    else
    {
        //TxMessage.IDE = 0;
    }


    //TxMessage.RTR = 0;
    TxMessage.length = frame->len;


    TxMessage.data[0] = frame->data[0];
    TxMessage.data[1] = frame->data[1];
    TxMessage.data[2] = frame->data[2];
    TxMessage.data[3] = frame->data[3];
    TxMessage.data[4] = frame->data[4];
    TxMessage.data[5] = frame->data[5];
    TxMessage.data[6] = frame->data[6];
    TxMessage.data[7] = frame->data[7];


    CAN_Send(&can_pal1_instance, TX_MAILBOX1, &TxMessage);


    return SUCCESS;
}


void CanRxPoll(can_message_t RxMessage)
{
        uint16_t n, index;


        for (n = 0; n < MAX_CHN; n++)
        {
                if(RecvMbox[n].id == RxMessage.id /*&& RecvMbox[n].ext == RxMsg.IDE*/)
                {
                        for (index = 0; index < RxMessage.length; index++)
                        {
                                RecvMbox[n].data[index] = RxMessage.data[index];
                        }
                        RecvMbox[n].flag = 1;
                        RecvMbox[n].len = RxMessage.length;
                        break;
                }
        }
}


2.PIT驱动
代码如下：


void LPIT_ISR(void)
{
   static volatile uint32_t SysCnt = 0;


   //PIT_DRV_ClearStatusFlags(INST_PIT1, 0U);
   LPIT_DRV_ClearInterruptFlagTimerChannels(INST_LPIT1, 1UL<<0);


   isr_timer_1ms_handle();


   if((SysCnt++ % 50) == 0)
   {
           //PINS_DRV_TogglePins(PTA, 1UL<<0);
           PINS_DRV_TogglePins(PTC, 1UL<<17);
   }
}


void timer_init(void)
{


    INT_SYS_InstallHandler(LPIT0_Ch0_IRQn, &LPIT_ISR, (isr_t*)0);


    LPIT_DRV_Init(INST_LPIT1, &lpit1_InitConfig);


    LPIT_DRV_InitChannel(INST_LPIT1, 0, &lpit1_ChnConfig0);


    LPIT_DRV_StartTimerChannels(INST_LPIT1, 1UL<<0);
}


3.FLASH驱动
代码如下：


/* Declare a FLASH config struct which initialized by FlashInit, and will be used by all flash operations */
flash_ssd_config_t flashSSDConfig;


/* Data source for program operation */
#define BUFFER_SIZE         0x100u          /* Size of data source */
uint8_t sourceBuffer[BUFFER_SIZE];


/* Function declarations */
void CCIF_Handler(void);
/* If target is flash, insert this macro to locate callback function into RAM */
START_FUNCTION_DECLARATION_RAMSECTION
void CCIF_Callback(void)
END_FUNCTION_DECLARATION_RAMSECTION


void PFLASH_UnlockCtrl(void)
{
        status_t ret;
        /* Disable cache to ensure that all flash operations will take effect instantly,
                     * this is device dependent */


//#ifdef S32K144_SERIES
        MSCM->OCMDR[0u] |= MSCM_OCMDR_OCM1(0x3u);
        MSCM->OCMDR[1u] |= MSCM_OCMDR_OCM1(0x3u);
//#endif /* S32K144_SERIES */


        /* Always initialize the driver before calling other functions */
        ret = FLASH_DRV_Init(&Flash1_InitConfig0, &flashSSDConfig);
        DEV_ASSERT(STATUS_SUCCESS == ret);


}


void PFLASH_LockCtrl(void)
{
#if 0
        /* Restore flash controller cache */
        RestoreFlashControllerCache(FLASH_PFCR1, pflash_pfcr1);
        RestoreFlashControllerCache(FLASH_PFCR2, pflash_pfcr2);
#endif
}


int16_t pflash_erase(uint32_t addr, uint32_t len)
{
#if 1
    volatile const uint8_t buf[8] = {0x7F, 0x31, NRC_RCRRP, 0, 0, 0, 0, 0};
        volatile uint32_t page_nbr = (len+PAGE_SIZE-1) / PAGE_SIZE, i;
        status_t ret;
       
        PFLASH_UnlockCtrl();
        for(i = 0; i < page_nbr; i++)
        {
                if((i&7) == 0)
                {
                        isotp_snd_sf(&isotp, (uint8_t *)buf, 3); //resply first
                }
               
                ret = FLASH_DRV_EraseSector(&flashSSDConfig, addr + i * PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
                DEV_ASSERT(STATUS_SUCCESS == ret);


                if (STATUS_SUCCESS != ret)
                {
                        return ret;
                }
        }


        PFLASH_LockCtrl();
#endif




        return 0;
}






int16_t pflash_write(uint32_t addr, uint8_t *buf, uint32_t len)
{
#if 1
    //volatile EFLASH_STATUS status = EFLASH_STATUS_SUCCESS;
        status_t ret;


        PFLASH_UnlockCtrl();


        if((len%FEATURE_FLS_PF_BLOCK_WRITE_UNIT_SIZE) == 0)
        {
                ret = FLASH_DRV_Program(&flashSSDConfig, addr, len, buf);


                if (STATUS_SUCCESS != ret)
                {
                        return ret;
                }
        }
        else
        {
                UserMemSet((buf+len), 0xFF, 8);


                ret = FLASH_DRV_Program(&flashSSDConfig, addr, (len+7)/8*8, buf);


                if (STATUS_SUCCESS != ret)
                {
                        return ret;
                }


        }




        PFLASH_LockCtrl();


        if(UserMemCmp((const uint8_t *)addr, buf, len) == 0) return 0;
#endif


    return 1;
}


int16_t pflash_read(uint32_t addr, uint8_t *buf, uint32_t len)
{


    UserMemCpy(buf, (uint8_t *)addr, len);


    return 0;
}


二、Boot和App分区
1.Boot分区如下
代码如下：


MEMORY
{
  /* Flash */
  m_interrupts          (RX)  : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 0x00000400
  m_flash_config        (RX)  : ORIGIN = 0x00000400, LENGTH = 0x00000010
  m_text                (RX)  : ORIGIN = 0x00000410, LENGTH = 0x0000EBF0
  m_boot_config         (RX)  : ORIGIN = 0x0000F000, LENGTH = 0x00001000


  /* SRAM_L */
  m_data                (RW)  : ORIGIN = 0x1FFF8000, LENGTH = 0x00008000


  /* SRAM_U */
  m_data_2              (RW)  : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = (0x00007000-0x10)
}


2.App分区
代码如下（示例）：


MEMORY
{
  /* Flash */
  m_interrupts          (RX)  : ORIGIN = 0x00010000, LENGTH = 0x00000400
  m_flash_config        (RX)  : ORIGIN = 0x00010400, LENGTH = 0x00000010
  m_text                (RX)  : ORIGIN = 0x00010410, LENGTH = 0x0006FBF0


  /* SRAM_L */
  m_data                (RW)  : ORIGIN = 0x1FFF8000, LENGTH = 0x00008000


  /* SRAM_U */
  m_data_2              (RW)  : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 0x00007000
}


至此分区工作完成


三、App分区中断向量表
Bootloader开发的过程中一般需要注意App程序的中断向量问题，由于S32DS的启动代码已包含中断向量表的映射，故不需要应用程序过多处理。


四、Boot跳转到App
设置栈指针，同时设置PC指针，跳到APP的入口地址，由于S32K144的复位向量偏移地址4，故跳转到应用起始地址加4的地址。


void JumpToUserApplication(unsigned int userSP,  unsigned int userStartup, unsigned int vectorBase)
{
        /* Check if Entry address is erased and return if erased */
        if(userSP == 0xFFFFFFFF){
                return;
        }


        /* Set up stack pointer */
        __asm("msr msp, r0");
        __asm("msr psp, r0");


        /* Relocate vector table */
        //S32_SCB->VTOR = (uint32_t)vectorBase;


        /* Jump to application PC (r1) */
        __asm("mov pc, r1");
}
JumpToUserApplication(*((uint32_t*)APP_ENTRY_POINT), *((uint32_t*)(APP_ENTRY_POINT + 4)), APP_ENTRY_POINT);


五、遇到的问题
1.Boot跳转到App时跑飞
解决办法，Boot代码跳转App前进行外设的反初始化。


2.App执行过程中无法进中断
/*FUNCTION**********************************************************************
*
* Function Name : INT_SYS_EnableIRQGlobal
* Description   : Enable system interrupt
* This function will enable the global interrupt by calling the core API
* Implements INT_SYS_EnableIRQGlobal_Activity
*
*END**************************************************************************/
void INT_SYS_EnableIRQGlobal(void)
{
    /* Check and update */
    if (g_interruptDisableCount > 0)
    {
        g_interruptDisableCount--;


        if (g_interruptDisableCount <= 0)
        {
            /* Enable the global interrupt*/
            ENABLE_INTERRUPTS();
        }
    }
}


/*FUNCTION**********************************************************************
*
* Function Name : INT_SYS_DisableIRQGlobal
* Description   : Disable system interrupt
* This function will disable the global interrupt by calling the core API
* Implements INT_SYS_DisableIRQGlobal_Activity
*
*END**************************************************************************/
void INT_SYS_DisableIRQGlobal(void)
{
    /* Disable the global interrupt */
    DISABLE_INTERRUPTS();


    /* Update counter*/
    g_interruptDisableCount++;
}


通过上述代码分析，开关全局中断的地方，由于代码写的太过严禁，规避中断嵌套时的问题，我能明白代码作者的意图，但是这里不太合适，因为初始化外设时最好先不开中断，所以这里很容易出问题。


解决办法，直接调用ENABLE_INTERRUPTS(); DISABLE_INTERRUPTS();个人感觉更合适一点。


六、最终的效果






总结

今天去文殊院走了一圈，希望文殊菩萨的智慧洒满人间。