CN101046789A - 一种数据传输方法、固件升级方法及总线下载器 - Google Patents
一种数据传输方法、固件升级方法及总线下载器 Download PDFInfo
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Abstract
一种数据传输方法、固件升级方法及总线下载器，涉及通信技术、PC机并口总线技术、I2C总线技术、微控制器技术及应用程序编程技术。本发明提供一种低成本及简单实用的对ADuC70xxBCPZxxI芯片实现固件的数据传输以及固件下载的方法，以及实现前述数据传输和固件下载方法的总线下载器。本发明利用PC机并口和应用程序模拟I2C主设备，利用并口转I2C总线下载器的两个端口分别连接PC并口和ADuC70xxBCPZxxI芯片I2C管脚进行固件的下载。本发明使用的器件少而且全是国产，具有低成本、高可靠性、高易用性、高可移植性等特点，尤其是支持在线下载，方便了固件的调试和升级。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术，特别涉及PC机并口总线技术、I2C总线技术、微控制器技术及应用程序编程技术。
背景技术
ADuC70xxBCPZxxI是美国模拟器件公司(ADI)生产的基于ARM7TDMI精密模拟微控制器(MicroConverter)，已经广泛地应用在光通信领域，并扩展到汽车行业、工业控制，以及传感器行业。该芯片可以通过USB转JTAG仿真器或USB转I2C下载器实现固件下载，不仅需要昂贵的硬件支持，而且还需要使用者有相关开发经验以应付USB接口所带来的操作上的复杂性及异常。本发明所要解决的技术问题是，利用PC机并口实现I2C硬件接口，利用PC机应用程序实现I2C软件接口，具有低成本、高可靠性、高易用性、高可移植性等特点，尤其是支持在线下载，方便了固件的调试和升级。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种低成本及简单实用的对ADuC70xxBCPZxxI芯片实现固件的数据传输以及固件下载的方法，以及实现前述数据传输和固件下载方法的总线下载器。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种数据传输方法，利用PC机并口和应用程序模拟I2C主设备，利用并口转I2C总线下载器的两个端口分别连接PC并口和ADuC70xxBCPZxxI芯片I2C管脚进行固件的下载。
进一步的说，通过应用程序实现PC并口与I2C接口的协议转换，与外部设备的ADuC70xxBCPZxxI芯片以I2C协议进行通讯。
本发明还提供一种采用并口转I2C总线数据传输方法实现并口转I2C总线固件升级的方法，包括以下步骤：对ADuC70xxBCPZxxI芯片进行初始化；擦除原有数据；写入更新数据；校验数据。
本发明还提供一种总线下载器，并口第2引脚连接第一电平转换装置的输入端，所述第一电平转换装置的输出端与I2C第一接口引脚相连；并口第3引脚连接第二电平转换装置的输入端，所述第二电平转换装置的输出端、I2C接口第3引脚和并口第12引脚连接于一点。
本发明的有益效果是利用PC机并口实现I2C硬件接口，利用PC机应用程序实现I2C软件接口，由于器件少而且全是国产，具有低成本、高可靠性、高易用性、高可移植性等特点，尤其是支持在线下载，方便了固件的调试和升级。
以下结合具体实施方式和附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明的硬件连接示意图。
图2是本发明的硬件原理图。其中，V1：第一电平转换装置；V2：第二电平转换装置；X1：PC机并口；X2：I2C接口。
图3是本发明的软件运行示意图。
具体实施方式
本发明利用PC机并口和应用程序来模拟I2C主设备，实现与ADuC70xxBCPZxxI的I2C通讯。
本发明的***连接示意图如图1，硬件原理图如图2。如图2所示，硬件上采用NPN三极管构成OC门，以符合I2C规范所规定的连接方式。图3是软件运行示意图。
本发明的应用程序完全兼容以下规范或协议：《Intel HEX File Format》、《I2C Download Protocol for ADuC70xxBCPZxxI Models》和《THE I2C-BUSSPECIFICATION》。
按图1连接PC机并口到下载器并口，连接下载器I2C接口到ADuC70xxB-CPZxxI的I2C管脚。
所述下载器将硬件***连接好以后，通过PC机应用程序模拟I2C时序，以确保同ADuC70xxBCPZxxI的I2C进行通讯。应用程序界面如图4，顺序执行“Open”，“Start”，“Erase”，“Program”，“Verify”，“Run”，即可把一个hex文件数据下载到ADuC70xxBCPZxxI芯片中去。通过Open键打开需要下载的hex文件，读入有效数据到一个数据缓冲区并显示在表格中，如果出错会有错误提示；通过Start键实现与ADuC70xxBCPZxxI的握手同步确认后，就可对ADuC70xxBCPZxxI进行擦除操作。擦除操作采用的是整块flash擦除方式，这样比逐页插除方式耗时更少。擦除完后通过Program下载数据到ADuC70xxBCPZxxI中。下载完后可以进行校验，如果出错将会有出错提示；如果校验成功，通过Run键，就可以立即执行刚下载到ADuC70xxBCPZxxI中的固件。
总线数据传输方式是利用PC机并口和应用程序模拟I2C主设备，主设备是利用应用程序产生模拟I2C信号，***ADuC70xxBCPZxxI芯片设备为从设备，接收PC传输的数据。利用并口转I2C总线下载器的两个端口分别连接PC并口和ADuC70xxBCPZxxI芯片I2C管脚进行数据的下载。PC机并口第2引脚发送SCL信号经过第一电平转换装置V1到I2C接口第1引脚，PC机并口第3引脚发送SDA信号经过第二电平转换装置V2和I2C接口第3引脚引出的信号合路，将SDA信号反馈至PC并口引脚12。
进一步的说，通过应用程序实现PC并口与I2C接口的协议转换，转换格式参照《I2C Download Protocol for ADuC70xxBCPZxxI Models》，与外部设备的ADuC70xxBCPZxxI芯片以I2C协议进行通讯。
本发明还提供一种实现并口转I2C总线固件升级的方法，包括以下步骤：对ADuC70xxBCPZxxI芯片进行初始化、擦除原有数据、写入更新数据、校验数据的操作。
本发明提供的总线下载器的结构方式如下：并口第2引脚连接第一电平转换装置V1的输入端，所述第一电平转换装置V1的输出端与I2C第1接口引脚相连；并口第3引脚连接第二电平转换装置V2的输入端，所述第二电平转换装置V2的输出端与I2C接口第3引脚连接于A点，A点通过电阻R5和并口第12引脚相连。
更进一步的说，第一电平转换装置V1包括一个NPN三极管Q1和两个电阻R1，R3，NPN三极管Q1的基极连接电阻R1作为第一电平转换装置V1的输入端；电源通过电阻R3和NPN三极管Q1的集电极连接于B点，B点作为第一电平转换装置V1的输出端；NPN三极管Q1的发射极接地。
更进一步的说，第二电平转换装置V2包括一个NPN三极管Q2和两个电阻R2，R4，NPN三极管Q2的基极连接电阻R2作为第二电平转换装置V2的输入端；电源通过电阻R4和NPN三极管Q2的集电极连接于C点，C点作为第二电平转换装置V2的输出端；NPN三极管Q2的发射极接地。
更进一步的说，并口第18、19、20、21、22、23、24、25引脚接地，第1、4、5、6、7、8、9、10、11、13、14、15、16、17引脚悬空；I2C接口第2引脚接地，第4引脚接电源。
以下是总线数据传输以及固件升级具体的功能描述。
关于“Open”功能的描述如下。ADuC70xxBCPZxxI中的固件是在对于在keil uVersion3环境下编译生成的Intel HEX格式的烧录文件。Intel HEX文件是记录文本行的ASCII文本文件，在Intel HEX文件中，每一行是一个HE-X记录由十六进制数组成的机器码或者静态数据，Intel HEX文件经常被用于将程序或数据传输存储到ROM或EPROM等非易失性存储器中。结合一个A-DuC7020的HEX文件实例，来说明本发明的应用程序如何实现HEX文件的分析：
：020000040008F2
：1000000018F09FE518F09FE518F09FE518F09FE5C0
……
：00000001FF
第一行表明扩展线性地址记录为0008h；第二行表明该行数据记录的偏移首地址为0000h，共10h个数据，分别是00，18，F0，9F，E5，18，F0，9F，E5，18，F0，9F，E5，18，F0，9F，E5；C0是校验码。最后一行表明该文件结束。由于ADuC70xxBCPZxxI的固件数据不会超过62k字节，所以在应用程序中定义了一个62k字节的数组，其各个单元的内容由上述的偏移地址所指定的数据决定。
为了便于描述，本文把PC机称为上位机，把ADuC70xxBCPZxxI芯片称为下位机。
关于“Start”功能的描述如下。下位机一旦进入下载模式，其P1.0和P1.1管脚即被配置成从I2C器件管脚，且从I2C器件地址为04h。上位机发送08h到下位机以表示协议开始。下位机接收到08h以后发送24字节的ID数据包ADuC702x<space><space><space>-62 H5T表示响应；其中“ADuC702x”为产品标识，“-62”对应器件内存大小，“H5T”是硬件和版本号，H代表硅，5代表版本号，T代表修订号。
上位机收到ID数据包后就可以开始数据传输了，数据包格式见表1。
| Start ID | No.ofData Bytes | Data 1CMD | Data 2->5(Address:h，u，m，l) | Data x(x＝6->25) | Checksum | |
| 07h | 0Eh | 5->255 | ‘E’，‘W’，‘V’or‘R’ | h，u，m，l | XX | No of DataBytes+Data1+Data2->5+∑Datax(2’s Comp) |
表1数据传输格式
“Start ID”包括2个字节07H和0EH，以表示一个有效数据包开始。“No.ofData Bytes”表示需要传输的数据个数，最少为5，最多为255。“Data 1 CMD”命令格式，其中E代表擦除，W表示写，V表示校验，R表示运行。“Data2->5(Address:h，u，m，l)”表示要操作的32位FALSH/EE绝对地址，h代表MSB，l代表LSB。“Data x(x＝6->55)”即实际下载数据，数据格式必须为Intel扩展的HEX格式。“Checksum”即校验和。
关于“Erase”功能的描述如下。擦除命令允许擦除FALSH的任何一页，页地址由Data 2->5地址信息决定，例如擦除地址从0x00000000开始，需要擦除00页，责擦除命令数据包格式如表2。
| Start ID | No.ofData Bytes | Data 1CMD | Data 2->5(Address:h，u，m，l) | Data 6(pages) | Checksum | |
| 07h | 0Eh | 6 | ‘E’(45h) | h，u，m，l | x pages | No of DataBytes+∑Data(2’s Comp) |
表2擦除命令格式
关于“Program”功能的描述如下。写命令涉及到data 1+data 2→5+datax，下位机收到数据后就会立即将数据写入FLASH/EE，如果checksum不对或者地址超出范围，下位机将会发送BEL信号，主机收到BEL信号后，应该立即终止命令。下载只能重新开始。写命令格式如表3。
| Start ID | No.ofData Bytes | Data 1CMD | Data 2->5(Address:h，u，m，l) | Datax(x＝1->250) | Checksum | |
| 07h | 0Eh | 5+No.ofData x(6->255) | ‘W’(57h) | h，u，m，l | … | No ofDataBytes+∑Data Bytes1-515 |
表3写命令格式
本发明的应用程序在编程时，把62k字节数据分成了256页，每页248个字节数据。鉴于I2C通讯异常的情况有可能发生(比如芯片虚焊，I2C线缆接触不良，上位机异常关机等)，所以在下载时，先不写首页，即保留80014h地址内的内容为0xffffffff，待其他页都写入数据后，再写首页。那么即使下载中途发生了什么不测而导致下载中断，下位机仍然可以被再次下载，否则将导致该ADuC70xxBCPZxxI芯片报废。
关于“Verify”功能的描述如下。为了提高检测数据的纠错能力，需要检验的数据从高5位移到了低5位，低3位被移到了高3位。下位机会自动恢复数据正确的序位然后和写入到FLASH/EE里的内容进行比较，正确返回06h，错误返回07h。校验命令格式如表4所示。
| StartID | No.ofData Bytes | Data 1CMD | Data 2->5(Address:h，u，m，l) | Datax(x＝1->250) | Checksum | |
| 07h | 0Eh | 5+No.ofData x(6->255) | ‘V’(56h) | h，u，m，l | Complementeddata bytes | No of DataBytes+∑DataBytes 1-515 |
表4校验命令格式
关于“Run”功能的描述如下。所有数据下载完毕后，主机就可以发送“运行”命令以使处理器从给定的地址开始执行用户程序代码，目前下位机支持Flash/EE地址从(h，u，m，l＝80000h或80001h)开始。用户代码运行命令格式如表5所示。
| Start ID | No.ofData Bytes | Data 1(Command) | Data 2->5(Address:h，u，m，l) | Checksum | |
| 07h | 0Eh | 05h | ‘R’(52h) | h，u，m，l | A9h |
表5运行命令格式
Claims (6)
1、一种数据传输方法，其特征在于，利用PC机并口和应用程序模拟I2C主设备，利用并口转I2C总线下载器的两个端口分别连接PC并口和ADuC70xxBCPZxxI芯片I2C管脚进行固件的下载；通过应用程序实现PC并口与I2C协议的转换，与外部设备的ADuC70xxBCPZxxI芯片以I2C协议进行通讯。
2、采用权利要求1所述的采用并口转I2C总线数据传输方法实现并口转I2C总线固件升级的方法，其特征在于，包括以下步骤：
对ADuC70xxBCPZxxI芯片进行初始化；
擦除原有数据；
写入更新数据；
校验数据。
3、总线下载器，其特征在于，并口第2引脚连接第一电平转换装置(V1)的输入端，所述第一电平转换装置(V1)的输出端与I2C接口第1引脚相连；并口第3引脚连接第二电平转换装置(V2)的输入端，所述第二电平转换装置(V2)的输出端与I2C接口第3引脚连接于(A)点，(A)点通过电阻(R5)和并口第12引脚相连。
4、如权利要求3所述的总线下载器，其特征在于，第一电平转换装置(V1)包括NPN三极管(Q1)，电阻(R1，R3)，NPN三极管(Q1)的基极连接电阻(R1)作为第一电平转换装置(V1)的输入端；电源通过电阻(R3)和NPN三极管(Q1)的集电极连接于(B)点，(B)点作为第一电平转换装置(V1)的输出端；NPN三极管(Q1)的发射极接地。
5、如权利要求3所述的总线下载器，其特征在于，第二电平转换装置(V2)包括NPN三极管(Q2)，电阻(R2，R4)，NPN三极管(Q2)的基极连接电阻(R2)作为第二电平转换装置(V2)的输入端；电源通过电阻(R4)和NPN三极管(Q2)的集电极连接于(C)点，(C)点作为第二电平转换装置(V2)的输出端；NPN三极管(Q2)的发射极接地。
6、如权利要求3所述的总线下载器，其特征在于并口第18、19、20、21、22、23、24、25引脚接地，第1、4、5、6、7、8、9、10、11、13、14、15、16、17引脚悬空；I2C接口第2引脚接地，第4引脚接电源。
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