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MSP43F149系列单片机的IAP系统设计方案解析
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2017-10-20
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TI公司的MSP430系列单片机是具有很高实用性价值的产品，在许多领域得到广泛的应用，特别是它的超级低功耗特性，是目前所有其他单片机无法比拟的。IAP（InApplication Programming）是用户自己的程序在运行过程中对用户Flash的部分区域进行烧写，目的是为了在产品发布后可以方便地通过预留的通信口对产品中的固件程序进行更新升级。
要实现IAP功能，通常需要在设计固件程序时编写两个项目代码：第一个项目程序不执行正常的功能操作，而只是通过某种通信管道（如USB、USART、一些无线设备）接收程序或数据（可执行HEX文件），执行对第二部分代码的更新；第二个项目代码才是真正的功能代码。这两部分项目代码同时烧录在用户Flash中，当芯片上电后，首先是第一个项目代码开始运行，再去更新第二段代码。
根据IAP的特性，以及MSP430系列没有自带IAP功能的特点，必须自行编写IAP程序来进行片内Flash的烧写，这样才能达到升级的目的。以下将详细介绍如何进行IAP升级设计。
系统设计的总体构想是，通过无线的方式，将需要升级的二进制文件直接下载到相应的地址空间，然后让单片机系统自动执行IAP升级。
这里的重点是要编写一个“蚂蚁搬家”代码，因为它不是在MSP4 30F149片内Flahs区里运行的，而是在设定的RAM区运行。RAM空间有限，所以用汇编代码编写（推荐，也可以用C语言写，然后再精简为汇编语言），不能有堆栈的操作，代码不能超过2 KB。
1 硬件设计
（1）系统主芯片的内部结构
首先简单介绍一下MSP430F149的内部存储地址结构图，如图1所示，这样有助于对它进行IAP的升级设计。
由图1可以看出，ROM和RAM同一个地址空间，寻址空间为64 KB，采用冯·诺依曼结构，使用一组地址数据总线，地址为0000H～FFFFH，RAM地址区域为0200H～09FFH，代码区ROM为1000H～FFFF。
（2）外扩的Flash芯片结构
为了能够将要升级的文件（一般是IAR编译出来后，要经过第三方软件换为二进制文件）先保存在一个地方，系统必须外扩1片Flash（当然也可是其他介质）。由于MSP430F149系列单片机的SPI接口有2个，因此选择了具有SPI接口的Flash芯片，如SST25VF016（16 Mb）等系列。该芯片电压为2．7～3．6 V，刚好符合MSP系列单片机低功耗电压的要求，操作指令非常简单。外扩Flash硬件框图如图2所示。根据保存数据的要求，可以设计为多片，使保存的空间更多。在软件设计时，设计好存放升级文件的首地址和该文件的大小。
要实现IAP功能，通常需要在设计固件程序时编写两个项目代码：第一个项目程序不执行正常的功能操作，而只是通过某种通信管道（如USB、USART、一些无线设备）接收程序或数据（可执行HEX文件），执行对第二部分代码的更新；第二个项目代码才是真正的功能代码。这两部分项目代码同时烧录在用户Flash中，当芯片上电后，首先是第一个项目代码开始运行，再去更新第二段代码。
根据IAP的特性，以及MSP430系列没有自带IAP功能的特点，必须自行编写IAP程序来进行片内Flash的烧写，这样才能达到升级的目的。以下将详细介绍如何进行IAP升级设计。
系统设计的总体构想是，通过无线的方式，将需要升级的二进制文件直接下载到相应的地址空间，然后让单片机系统自动执行IAP升级。
这里的重点是要编写一个“蚂蚁搬家”代码，因为它不是在MSP4 30F149片内Flahs区里运行的，而是在设定的RAM区运行。RAM空间有限，所以用汇编代码编写（推荐，也可以用C语言写，然后再精简为汇编语言），不能有堆栈的操作，代码不能超过2 KB。
1 硬件设计
（1）系统主芯片的内部结构
首先简单介绍一下MSP430F149的内部存储地址结构图，如图1所示，这样有助于对它进行IAP的升级设计。
由图1可以看出，ROM和RAM同一个地址空间，寻址空间为64 KB，采用冯·诺依曼结构，使用一组地址数据总线，地址为0000H～FFFFH，RAM地址区域为0200H～09FFH，代码区ROM为1000H～FFFF。
（2）外扩的Flash芯片结构
为了能够将要升级的文件（一般是IAR编译出来后，要经过第三方软件换为二进制文件）先保存在一个地方，系统必须外扩1片Flash（当然也可是其他介质）。由于MSP430F149系列单片机的SPI接口有2个，因此选择了具有SPI接口的Flash芯片，如SST25VF016（16 Mb）等系列。该芯片电压为2．7～3．6 V，刚好符合MSP系列单片机低功耗电压的要求，操作指令非常简单。外扩Flash硬件框图如图2所示。根据保存数据的要求，可以设计为多片，使保存的空间更多。在软件设计时，设计好存放升级文件的首地址和该文件的大小。
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