【经验】简述32位MCU EFM32/EZR32的USB-UART引导加载程序的编程、验证、安全命令的使用

时间： 2018-12-14 来源：Silicon Labs

技术问答

引导加载程序使用户能够通过UART或USB CDC类虚拟UART对EFM32或EZR32进行编程，而无需调试器，故本文旨在指导用户如何在SILICON LABS 32位MCU EFM32或EZR32器件的使用中去引导加载程序。除了引导用户应用程序之外，它还提供了破坏性写入模式，允许用户覆盖引导加载程序，以便整个闪存都用于用户应用程序。还可以通过CRC校验来验证存储内容，并且可以启用Debug锁定来保护IP。由于引导加载程序通过已建立的XMODEM-CRC协议进行数据上传，因此可以使用任何串行终端程序与引导加载程序进行通信。USB/UART引导加载程序在带有USB外设的所有EFM32或EZR32器件中进行预编程。虽然EFM32HG器件只有8 KB的RAM，但是引导加载程序经过了大量优化，适合这些设备。

所有带USB外设的32位MCU EFM32或EZR32器件都预先设有USB/UART引导加载程序，其中可以实现以下功能：

1）可以与客户应用程序一起保留以支持现场升级，也可以被覆盖以最大化可用的闪存空间；

2）使用基于USB的虚拟或物理UART接口进行通信；

3）支持单字符命令：编程（上传/覆盖），验证（计算校验和），安全（写保护，锁定调试端口）等；

4）使用XMODEMCRC协议进行文件传输；

5） DBG_SWCLK拉高时，在复位后调用。

1.启动Bootloader

1.1进入Bootloader模式

要进入引导加载程序，必须将DBG_SWCLK拉高并且必须复位EFM32或EZR32。如果DBG_SWCLK为低，则引导加载程序将检查闪存中的应用程序。如果应用程序空间包含有效的应用程序，则引导加载程序将运行此应用程序。如果没有有效的应用程序，引导加载程序将在EM2中休眠以节省电量，同时定期检查引导加载程序引脚。而DBG_SWCLK具有内部下拉，如果保持此引脚不连接不会调用引导加载程序。

1.2初始化与Bootloader的通信

通过在物理UART接口（启动自动波特算法）上传输大写“U”或通过枚举USB CDC虚拟UART设备来初始化Bootloader通信。无论哪个先发生，都将控制引导加载程序操作的其余部分，引导加载程序通常使用GPIO引脚的E11和E10进行UART通信。UART数据结构包含1个停止位和8个数据位，无奇偶校验位。为了启用各种不同的终端仿真器（如果使用USB串行端口则不适用），引导加载程序使用自动波特率算法。在物理UART上接收到大写“U”时，将测量主机波特率并相应地调整UART波特率，自动波特率算法适用于2400到115200范围内的波特率。

图1.1 在Tera Term中配置UART串行端口以进行引导加载程序通信

一旦引导加载程序完成了自动波特率调整，它将打印引导加载程序版本和芯片唯一ID： BOOTLOADER版本x.yy，芯片ID F08AB6000B153525。如果使用USB-UART，您将看不到版本字符串，发出命令[i]以检查版本信息。如果自动波特率算法和USB枚举都没有在30秒内完成，芯片将被重置。如果使用Windows主机并且要使用USB CDC虚拟UART，则必须安装USB CDC设备驱动程序。通过打开设备管理器，在设备上单击并选择[更新驱动程序软件]，手动安装，就可以轻松完成。大多数EFM32或EZR32器件中的引导加载程序配置为使用引脚位置0中的外设USART0作为物理UART接口，但某些器件没有USART0外设或引脚位置0选项。由于这些原因或其他原因，EFM32HG器件中的引导加载程序使用引脚位置3中的LEUART0，而EZR32LG器件中的引导加载程序使用引脚位置2中的USART1。有关这些信号的引脚位置，请参见器件数据手册。

1.3命令行界面

命令行界面使用单个字母字符作为命令，支持多种命令，具体命令请参考文末链接。需注意，使用USB CDC虚拟UART时，[b]和[r]命令将在实际执行命令之前延迟7秒，前5秒允许操作员断开UART连接，然后引导加载程序执行USB软断开连接，然后再等待2秒钟，以便主机操作系统有时间拆除USB CDC驱动程序的堆栈。

2.上传应用程序

要将应用程序上传到EFM32或EZR32，必须使用[u]或[d]命令。按键后，使用终端软件内置支持XMODEM-CRC传输文件,可以使用任何终端软件，只要它支持XMODEMCRC传输即可。下图显示了使用Tera Term中的内置传输支持传输文件的示例。

图2.1 在Windows 7上使用带有Tera Term的XMODEM-CRC传输文件

2.1创建与Bootloader一起使用的应用程序

使用引导加载程序上传应用程序有两种可能性：破坏性和定期上传。破坏性上传将覆盖引导加载程序。在这种情况下，创建应用程序不需要其他步骤；定期上传会保留引导加载程序，这允许使用引导加载程序进行将来的升级。对于使用引导加载程序的应用程序，必须使用起始地址0x4000创建它们。原因是引导加载程序本身占据了该地址下方的闪存区域。要实现此目的，必须从默认的闪存起始地址0x00更改链接器文件。

2.1.1使用IAR创建应用程序

要使用IAR创建应用程序，请使用项目包含的链接器文件。这将为二进制文件设置正确的起始地址，在项目选项菜单中，选择[Output Converter]和[Generate additional output]，再选择[二进制]输出格式，生成的二进制文件可与UART Bootloader一起使用。

2.1.2使用Keil uVision 4 / MDK-ARM创建应用程序

要使用Keil uVision 4 / MDK-ARM创建应用程序，必须先更改项目的目标设置。在选项对话框中，将[IROM1]更改为[0x4000]的开头并从size字段中减去[0x4000]。要生成二进制输出文件，可以使用命令行实用程序fromelf.exe，该实用程序通常安装在C：\ Keil \ ARM \ BIN40 \ fromelf.exe下。

图2.2 设置Keil uVision 4 / MDK-ARM

2.1.3使用Simplicity Studio创建应用程序

要使用Simplicity Studio创建应用程序，请更改项目的内存布局设置，在[属性]> [C / C ++构建]> [设置]> [工具设置]> [存储器布局]对话框中：

1）选中[覆盖默认闪存选项]。

2）将[ORIGIN]更改为[0x4000]的开头。

3）从长度字段中减去[0x4000]。

图2.3 设置Simplicity Studio

这样，应用程序将在内存中的引导加载程序之后启动。

2.2非破坏性应用程序上传

[u]命令将上传应用程序而不覆盖引导加载程序本身。使用终端软件将应用程序二进制文件传输到芯片，完成上传后，您可能希望通过计算上传二进制文件的CRC-16来验证正确性，这可以通过验证应用程序和校验命令来实现。要从引导加载程序启动应用程序，请使用引导命令。

2.3破坏性应用程序上传

[d]命令将启动破坏性上传。使用终端软件将二进制文件传输到芯片，破坏性上传与常规上传的不同之处在于它会覆盖引导加载程序。如果不需要引导加载程序这或者上传新的引导加载程序，则可以覆盖引导加载程序占用的闪存。完成上传后，您可能希望通过计算CRC-16校验和来验证正确性，这可以通过verify flash content命令来实现。要启动应用程序，可以使用reset命令。

2.4写入用户信息页面

使用[t]命令可以将数据写入用户信息页面，使用终端软件将用户数据传输到用户信息页面。

2.5写入锁定信息页面

使用[p]命令可以将数据写入锁定信息页面。使用终端软件将用户数据传输到用户信息页面，使用此命令可以锁定闪存中的页面以进行写入和擦除，但不保护内容，有关锁定位的详细信息，请参见参考手册。

图3.1 示例Tera使用引导加载程序版本/ ChipID和校验和命令的术语对话框

3.验证上传

XMODEM-CRC以128字节为单位传输数据。如果二进制文件的大小不是128字节的倍数，则终端程序将填充剩余的字节，有关详细信息，请参阅终端程序的文档。

4.杂项命令

4.1启动应用程序

没有通过调试将引脚拉高来启用引导加载程序一样，[b]命令将以类似的方式引导上传的应用程序。引导加载程序首先在Cortex-M3的矢量表设定到应用程序的基础上执行此操作。然后，它读出新向量表中的第一个字并相应地设置SP。最后，它将PC由向量表定义的值设置为复位，来执行向量复位。

4.2重置设备

[r]命令重置设备。如果在破坏性上传后发出此命令，则将启动新的二进制文件。如果在常规上传后发出此命令且调试引脚未拉高，则应用程序将启动。否则，引导加载程序将重新启动。

4.3调试锁

[l]命令将锁定调试接口。锁定后，将无法访问常规调试工具，只能通过调试接口擦除设备。在锁定调试接口之前，必须重置设备一次，如果锁定成功，此命令将返回“OK”，否则返回“Fail”；如果调试锁定失败，请确保未连接DBG_SWDIO且DBG_SWCLK为高电平。

详细方案请参考该链接或联系代理商世强：

https://www.sekorm.com/doc/50771.html

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