RL78自编程升级程序操作指南

RL78/G13 系列微控制器（MCU）可以对它们内部的flash 进行编程。本文提供了以R5F100LE微控制器为参考的flash 自编程应用的概述。

为了使开发工具的自编程特性得到更好的应用，RENESAS 提供了能实现所有必需功能的示例库。你可以获得该自编程示例库二进制格式代码，该示例代码包括bootloader 程序以及自编程应用例子。

为了对flash 存储器编程，RL78/G13 MCU 需要执行位于隐藏ROM 中的代码。可以调用这些隐藏的函数来检查没有使用的区域（空白检查），对MCU 内任何可用的存储单元擦除或写代码，为了实现该功能，应用程序中必需包含能够访问这些隐藏固件的代码，因此为了能够自编程必需预先对MCU 的flash 写入这些代码。

自编程特点

• 自编程功能利用了NEC 的单电压flash 存储器技术，仅仅需要MCU 的Vcc 电源。

• 可以对MCU 内所有flash 存储器进行自编程。

• 可以采用MCU 的任何接口方式输入数据，只要通过内部RAM 即可。

• 最小的编程单位为4 字节。

• 一次最大编程单位为256 字节。

• 最小擦除或空白检查的单位是1flash 存储器块(1 KB) .

• MCU 提供两个4-KB 簇拥来存储bootloader 程序，内置的启动交换功能可以自己更新bootloader。

• 在执行自编程函数时可以响应中断。

• 软性和硬件条件监控防止对存储器的误操作。

• 当执行隐藏ROM 内的函数时，CPU 使用内部8-MHz 振荡器。

自编程需求

• 5至256字节 RAM 作为数据缓冲区。

• 最大56字节 RAM 作为隐藏 ROM 函数的堆栈。

• 最大1350字节自编程库文件。

RL78/G13 Flash体系结构

1）Flash块

如下图所示, RL78/G13的flash 存储器按1KB 分块（block）。这是空白检查、擦除和校验的最小单位。

2）启动簇

Flash 存储器的前8 块组成了两个4-KB 大小的启动簇(启动簇0 和启动簇1)。这两个簇一起完成MCU 的启动交换功能，允许bootloader 自我更新。

3）Flash 字

4 字节的字是能够写到数据缓冲区的最小单位，最大是64 个字（256 字节）。

4）启动交换功能

RL78/G13 自编程支持启动交换功能，在即使在电气噪声或者掉电的情况下也可以替换缺省的启动区域的函数（启动簇0）。在自编程的典型应用中，启动簇0 中包含了执行自编程所有必要操作的bootloader 代码。为了更新在自编程中使用的bootloader，先要将新的bootloader 写入启动簇1 中，然后使用启动交换功能使CPU 从新的代码启动。

5）中断处理

MCU 的中断逻辑可以中断写或擦除等自编程操作。与正常处理方式不同的是中断响应时间还包含响应中断前为了完成自编程处理的延迟时间。通过自编程函数的返回值，可以确定是否是再次执行中被中断打断的操作。  
 

自编程流程实现

1）使用示例库的自编程流程：

2）使用引导交换   

3）引导交换原理

引导交换流程如下：

自编程举例

演示平台

RL78/G13 R5F100LE-TB    

UART1 串行通信

bootloader通讯

UART1通讯配置：

• 115200 bps

• 8 位数据

• 无校验

• 1 位停止位

• XON/XOFF 流控制   
   

操作步骤

1）装载程序起始

当MCU 启动时，不管是上电还是复位，设备通过另外终端显示下列提示信息。

RENESAS Electronics CHINA Bootloader Ver1.0 Load Y/N?

如果输入Y，设备提示下载新的引用文件。设备认为该文件为标准的Inter 16 进制文件（细如果输入N，或者几秒内没有输入，MCU检测有效的应用程序执行。

2）装载

如果启动的时候输入Y ，bootloader 会提示发送文件：Send File可以使用终端中的Send 或者Transfer File 命令发送文件。 

3）接收数据

bootloader 将输入的数据载入到接收缓冲区中。当缓冲区满时，bootloader 会发送一个XOFF 字符暂停数据流，继续处理剩余的数据直到再也接收不到数据。超时后MCU 从接收循环中退出并开始处理数据。值得注意的是在接收缓冲区满以前接收数据就停止的情况下也有相同的超时机制。

4）处理接收数据  

Bootloader 检查接收缓冲区中的数据并执行以下任务：

• 检查每一行的检验和是否正确

• 检查行地址是否中断（不连续的地址）

• 设置编程地址

• 从待编程的数据中提取数据到数据缓冲区中

• 编程数据

• 将没有编程的数据移至接收缓冲区的开始

• 检查是否文件的结尾

• 在返回接收循环前发送XON

Bootloader 处理接收缓冲区并存储开始编程地址。Bootloader 先将连续地址的数据存到数据缓冲区中。当处理完接收缓冲区中的所有数据或者遇到一个地址中断时会对数据缓冲区中的数据进行编程。接着将所有没有编程的数据 移至接收缓冲区的开始。然后发送一个XON 字符并回到原先的接收循环中。这种XON/XOFF 接收/编程时序继续直到bootloader 检测到文件的结尾。

注意事项：目前提供的该示例bootloader 仅能处理Intel Hex 16 进制文件中的‘00’(数据) 格式。

5）擦除

bootloader 在把应用代码写入flash 前要执行擦除命令。如果此时在该过程中出现了错误引起bootloader 复位，应用flash 仍然有效。

6）编程

Bootloader 通过指定地址和要编程的字数对缓冲区的数据进行编程。Bootloader 每次编程都会输出开始地址以便可以监控进展，如下：

Programming at ..

101C

102C

112C

…

7）执行应用程序

MCU 成功装载新的代码后，立即执行新代码。不管该代码是刚刚下载还是上电或者复位，bootloader 在执行应用程序前总是先检查应用程序的校验和是否有效。  

8）引导交换

替换微控制器中的bootloader 需要使用一个叫引导交换的程序。该程序涉及两个bootloader——一个已经在MCU 的启动簇内，还有一个新的需要存在启动簇内。在下面的启动交换步骤中分别称这两个为bootloader A 和bootloader B。

Bootloader A 检查发送文件的首地址，如果该地址是复位地址0000H，bootloader 就知道该文件中包含新的bootloader 代码而非应用程序，Bootloader A 擦除启动簇1 (块4 到7)。

尽管Bootloader B (新的bootloader) 地址在0000H–0FFFH 的范围(启动簇0)，Bootloader A 必须把新代码存到1000H–1FFFH 的范围(启动簇1)。Bootloader A 在编程前对所有的地址加上一个偏移量1000H。

对区域1000H-1FFFH 编程后，Bootloader A 提示你替换bootloader 代码。如果决定替换

Bootloader A，将设置启动交换标志并通过看门狗时间溢出强制MCU 复位。复位时MCU 看到设置了启动交换标志便从启动簇1 开始执行。

Bootloader B 检查启动交换标志。如果该标志被设置，Bootloader B 擦除启动簇0 (Bootloader A)并将自身复制到该区域。

将启动簇1 复制到启动簇0 后，Bootloader B 清除启动交换标志并允许看门狗溢出再次强制复位。

在此次新的复位时，MCU 看到清除了启动交换标志，便从启动簇0 (Bootloader B)开始执行。

根据启动交换标志，程序从0000H 或者1000H 启动。

该例子中不包含任何中断服务程序。   

使用Cubesuite+开发自编程代码

为了使用flash 自编程功能，需要将你的代码分为两部分：启动区域和应用区域。这种划分允许更新应用代码而不用破坏bootloader 程序。另外，也可以通过MCU 的启动交换功能实现bootloader自我更新。  

工具设置

BOOT Project：

Compiler Options

Link Options

USER Project

Compiler Options

Link Options

Object Convert Options 

超级终端设置

1）设置连接名称：

2）选择对应COM端口：

3）选择相应波特率及数据控制方式：

4）设置完成，通讯等待：

示例程序:

boot project

use project