通过Boot swap实现瑞萨RL78/F24 MCU固件升级

一Boot swap介绍

本文主要说明如何使用已有的程序更新flash中的固件。使用这种方法代码闪存分为两个区域：执行区域和临时区域。瑞萨flash驱动程序RL78 RFD Type02用于对flash进行重新编程并执行boot swapping。本次说明主要以RL78/F24为例展开boot swapping的说明。

二RL78/F24介绍

RL78/F24新一代超低功耗汽车微控制器，非常适用于实现未来高可靠性的智能执行器和传感器，是低端车身ECU的理想之选。作为对现有RL78/F1x MCU的创新扩展，RL78/F24可满足未来市场的多种需求。RL78/F24具有更高的CPU性能、耐高温能力和更强的外设功能集，非常适合各种应用。

RL78/F2x系列产品按ISO 26262标准设计而成，支持高达ASIL B的功能安全（FuSa）。可支持高达EVITA-Light或更高的安全标准。AES加密模块可处理高达256位的密钥长度，并支持安全启动和身份验证功能。为了进一步提高BLDC（FOC）电机控制和DC/DC控制系统的计算性能，RL78/F2x配备了独特的应用加速器IP，以减轻复杂的三角函数和其它计算处理所带来的负荷。

三环境介绍

硬件

如前面所提到的，本文介绍以RL78/F24为主控，对应板子为RL78/F24（R7F124FPJ）Target Board。

软件环境

CS+ for CC V8.12.00

Renesas CC-RL Compiler v1.14.00

Smart configurator for RL78 V1.11.0：

Board Support Packages.-v1.62（r_bsp）

Ports v1.5.0

Flash Driver RL78 Type02（Code flash，Extra Area，Common）v1.00

四闪存空间分布和升级流程

前面介绍过，boot swap的工程有两个区域，分别是执行区域和临时区域。本次实验所选择的RL78/F24的flash大小为256K，其对应的起始和结束地址如下，如果选择其他大小的MCU，可以根据这个进行修改。

ROM大小	执行区域	临时区域
96KB	0x8000 – 0xFFFF	0x10000 – 0x17FFF
128KB	0x8000 – 0x13FFF	0x14000 – 0x1FFFF
192KB	0x8000 – 0x1BFFF	0x1C000 – 0x2FFFF
256KB	0x8000 – 0x23FFF	0x24000 – 0x3FFFF
384KB	0x8000 – 0x33FFF	0x34000 – 0x5FFFF
512KB	0x8000 – 0x43FFF	0x44000 – 0x7FFFF
768KB	0x8000 – 0x63FFF	0x64000 – 0xBFFFF

256KB闪存详细分布如下：

升级流程

擦除Boot cluster1和临时区域。

往Boot cluster1和临时区域写入新的固件。

擦除执行区域。

把临时区域的内容拷贝到执行区域。

执行boot swap命令，交换新的boot区域程序到boot cluster0。

运行新的固件代码。

五实现步骤

前面讲了整个升级的流程，接下来对具体的实现步骤进行说明。首先是创建一个包含Boot+APP1的原始工程。通过查看板子原理图可以知道，板子上有LED1和LED2可以用于升级成功的指示灯。Boot+APP1运行时，LED1闪烁，升级成功后LED2闪烁，说明新的Boot+APP2正在运行。需要在Smart configurator中添加引脚的配置，如下P66和P67设为out：

升级需要用到UART，添加UART0，并做如下配置：

同时需要用到RFD type02，添加如下：

所有的外设驱动添加好后，需要对section进行修改，Flash section：

RAM section：

添加完对应的section后，需要手动把对应的Flash section拷贝到RAM。方法如下，重复红框部分代码，一共拷贝5个section，分别为：RFD_CMN_f，RFD_CF_f，RFD_EX_f，SMP_CMN_f，SMP_CF_f。红色方框为拷贝RFD_CMN_f的示例，其他4个section都需要按照次方法进行拷贝。

根据所选MCU改造r_cg_userdefine.h。

改造APP，在userApplicationLoop里，可以选择LED1闪烁表示APP1运行，LED2表示升级后APP2运行。

整体代码实现不再赘述，所有代码完成后，编译并烧录到RL78/F24。使用E2-Lite连接板子烧录和调试，串口工具用于传输升级文件：

正常运行后，LED1闪烁。

接下来，制作一个新的APP2，用于升级。在userApplicationLoop()里面改变代码，让LED2闪烁。

用以下步骤生成APP2的.bin文件。在Hex Format->Hex file format中选择Binary file，空白区域填充为0xFF。

编译后会在相应文件夹下生成一个.bin文件。

断开E2-lite，连接串口工具，具体连接为P61 — TXD, P62 — RXD，EVDD — 3.3V，GND — GND。

运行BootSwapGUI.exe，选择256K，选择对应的COM，打开前面生成的bin文件。

点击START，观察进度条，完成后，MCU会自动完成boot swap的动作，最后观察LED2，LED2开始闪烁，说明升级成功。在升级的过程中，LED1一直保持闪烁 ，说明这种方法在升级时不影响上一个版本的运行。

总结

Boot swap是Renesas一种特殊的MCU固件升级方式。这种方式的优点是，在接收新的固件过程中，不需要中断当前APP的运行，这一点在很多应用中是至关重要的。另外，在一般的重新编程（升级）过程中，可能出现复位或者断电等外部因素，导致中断向量表、基本函数等数据损坏。任何一项数据损坏都可能会导致MCU无法正常启动。从boot swap的特点分析得知，boot swap可以很好地避免这种情况。因为任何时候都可以保证MCU有一个完整的boot cluster1和app1可以运行。所以另外一个重要的优点是，boot swap可以防止MCU升级失败导致“变砖”。