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基于P89C51RD2IAP功能的数据存取与软件升级

摘要：分析BootROM中的部分源代码，重点是IAP功能以及ISP和IAP的相互关系；应用IAP功能将剩余程序空间转化为数据空间，以及自编ISP程序来实现仪器的软件升级。关键词：P89C51RD2BootROMIAP（ISP）功能软件升级1概述P89C51RD2是Philips公司的80C51系列单片机中的佼佼者，具有1KB的片上RAM和64KB的片上内存；具有3种编程方式，即在系统编程ISP（InSystemProgramming）、在应用中编程IAP（In-ApplicationProgramming）以及通过商用编程器的并行编程。ISP是指电路板上的空白器件可以编程写入最终用户代码，而不需要从电路板上取下器件，已经编程的器件也可以用ISP方式擦除或再编程；ISP是指在用户的应用程序中获取新代码对Flash块、Flash寄存器、Boot向量等进行擦除和重新编程，即可以用程序来改变程序。IAP对于仪器仪表的智能化意义重大。高档的智能化仪器都具有自诊断、自修复、自组织、自适应和自学习等功能，而这些功能实现的物质基础，就是仪器的程序可以根据实际情况进行改变和调整。Philips公司在P89C51RD2中提供了BootROM固件，位于0FC00H——0FFFFH空间，与闪存空间重叠，如图1所示。Philips公司提供了寻址该器件的方法，因此可以通过读取其目标代码进行分析研究。有关BootROM的读出方法以及BootROM与ISP功能的实现在参考文献3已有所论述。P89C51RD2的IAP功能的实现了是靠Philips公司提供的BootROM固件来实现的。BootROM固件中已经固化有上述擦除和编程等子程序，只要应用程序来调用即可。通过对BootROM反汇编内容进一步的分析可以看出：ISP和IAP是一脉相承的，ISP功能的实现调用IAP功能的子程序。本文将分析BootROM中有关IAP及IAP和ISP的相互关系，以达到深入了解和利用IAP功能的目的。2对BootROM中有关IAP功能代码的分析3对BootROM中ISP和IAP的相互关系分析2、3内容请见本刊网络补充版4IAP功能的使用4.1程序空间用作数据空间在一个实际的应用系统中，往往有一些关键性的数据需要保存，例如用户设置数据或重要的过程数据。目前的通过做法有两种：一种是在电路中扩展非易失性SRAM,多用在对时间要求比较苛刻的场合；另一种做法是扩展EEPROM（并行或串行）或类似存储器，多用在对时间要求不太荷刻的场合。这两种方法可达到掉电后数据不丢失的目的。P89C51RD2具有64KB的片上闪存，这对于一般的应用来说足够大，往往会有剩余的闪存空间。在通常状况下，MCU的编程只能通过商用编程器来进行，那么剩余的闪存空间只能作为程序升级的备用空间，而不能作为数据空间；另一方面，如果需要保存数据，还要另外扩展存储器，这样不但增加了电路板的面积，而且增加了调试难度。而P89C51RD2是一种具有IAP功能的单片机，其内存结构具有如下特点（见图1）：①闪存空间是分块的。64KB的内存空间共分5块，由低到高分别为8KB（BLOCK0）、8KB（BLOCK1）、16KB（BLOCK2）、16KB（BLOCK3）、16KB（BLOCK4）；②每一块都可以单独擦除；③在程序中可以调用IAP功能，对闪存中的每一字节进行单独编程。正是由于上述3个特点，在一些对时间要求不是很荷刻的场合，都可以将剩余的闪存空间作为数据空间来使用。例如，作者在海洋气象监测仪器的研制中，有些关键数据需要存储，如整点的风速、风向、温度、湿度、气压和降水量的瞬时值和十分钟平均值，以及最值、极值、大风段等。而数据的采集要求3s采集1次，采集处理时间大约需要0.5s,则剩余的时间内就可以利用IAP功能来存储数据。这些存储的数据可以通过串口被上位机调用。由于整个软件经汇编后大约20KB,因此，将地址为0000H——7FFFH的32KB内存空间作为程序空间，则可以仪器的升级预留足够的空间；而将8000H——0FFFFH的32KB闪存空间留作数据存储空间。由图1可以看出，从8000H——0FFFFH的32KB闪存空间由BLOCK3和BLOCK4两块组成，每一块为16KB,足可以存储10天的数据量。在实际操作中，将BLOCK3和BLOCK4轮流使用，当10天的数据量存满其中一块时，通过程序跳转到另一块中，在使用前先将该块擦除。这样BLOCK3和BLOCK4每过20天便分别被擦除和重写1次。对有关地址定义如下：ADDR_LEQU30H;被编程数据的低8位地址ADDR_LEQU31H;被编程数据的高8位地址DATA_TEMPEQU32H;被编程数据ADDR_L,ADDR_H和DATA_