如何利用芯片内部Bootloader烧写程序

64838531 · 发表于 2020-5-7

如何利用芯片内部Bootloader烧写程序？

CC2640 R2是德州仪器推出的面向 Bluetooth Smart 应用的低功耗无线 MCU。该芯片运行TI的BLE协议栈，具有功耗低，外设种类丰富，射频性能好等特点。利用它可以实现许多有趣的应用，收到了用户的广泛欢迎。

可是很多用户在量产的时候却犯难了，用XDS110 + Flash Programmer 2，效率很低，还要在GUI上各种配置，产线工人操作起来十分困难而且容易失误。买一拖多的编程器配上位机，又舍不得口袋里的银子，而且不是TI官方出品，稳定性和可靠性难以得到保证。本文给大家介绍一种利用芯片内部Bootloader烧写程序的方法，进入Boot模式，用普通的串行接口就可以进行固件的引导，FLASH的擦写，Program，不花费额外成本。而且这个bootloader是放在ROM里的，不会被误擦除， Boot的时候UART/SPI不断就没事，实在不行load一半断了也无伤大雅，再boot一次就好了，即快捷又安全。

我们来看一下CC2640R2的Bootloader是怎么Run的。CC13x0, CC26x0 SimpleLink Wireless MCU Technical Reference Manual（SWCU117H）第8章节Bootloader中详细介绍了Bootloader的原理，功能，接口定义，包的组成，校验等等，内容很多，容易犯困，现在来画一下重点。

第一个常见的问题是什么情况下会进Bootloader，进Bootloader会不会影响应用程序的执行？如果使能了Bootloader，有两种情况下会进，第一种情况是一个FLASH里没有任何镜像的新芯片在上电后；第二种情况是开启了Bootloader backdoor，并且预先定义的backdoor PIN脚被设置到正确的逻辑电平。上述条件不满足，在上电后，芯片优先执行应用程序。所以Bootloader和应用程序执行的条件不同，所以并不会相互影响。

第二个常见的问题是什么是Bootloader backdoor？实际上就是为芯片进入Bootloader留的一个后门。用户可以通过BL_CONFIG寄存器的BL_ENABLE位使能这个backdoor，并预设某个GPIO在某个电平的时候启用这个Backdoor，在Reset的时候，芯片内部会自动检测预设条件是否满足，来决定是否进入Bootloader模式。如图1所示，BL_CONFIG是实现Bootloader最重要的寄存器，我们后面在讲代码时会参照这个寄存器，其说明在SWCU117H也可以找到。

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图 1. BL_CONFIG寄存器说明

第三个常见的问题也是容易犯的错误是是不是CC2640R2的所有接口和PIN脚都支持Bootloader？答案是否定的。CC2640R2的Bootloader只支持两种接口，UART和SSI，而且仅有UART0 和 SSI0 支持，不同封装的芯片对应的引脚也有差别，如图2所示，使用时要特别注意。

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图 2. CC2640R2 Bootloader接口定义

对于UART0来说，我们芯片理论上可以达到3Mbaud（48M/16）的最大波特率，但是片内ROM中的Bootloader固件只支持1.6Mbaud。SSI0是Motorolar格式的，SPH=1，SPO=1，SSI0时钟最快频率是4Mbaud（48M/12）。不过一味追求接口的速率也没有必要，毕竟下载程序的速率瓶颈在FLASH的读写速度。

其实要点就这么多，很简单吧。很多用户会有疑问是不是要把TI规定的协议搞得很透才能实现Bootloader？当然不是，TI工程师的使命就是把复杂的问题变得简单，只要把配置搞对，配上正确的上位机，一秒上手不是难事。下面就以UART为例详细跟大伙说说Bootloader在CC2640R2上是怎么实现的。

工欲善其事，必先利其器，请准备好下面的IDE环境，蓝牙协议栈和硬件平台。

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值得一提的是，sblAppEx.exe 是TI专门为CC2640R2实现Bootloader开发的工具，并向客户开放源码，可以基于此二次开发，

下载地址：http://www.ti.com/lit/zip/swra466。

首先，我们需要修改一下Bootloader的设置，在sourcetidevicescc26x0r2startup_files里，打开ccfg.c，对几个宏定义做出配置，如下图3所示，依据则是图1的BL_CONFIG。

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图 3. 修改ccfg.c中的宏定义以匹配Bootloader的要求

在这里我们用DIO15高电平作为Bootloader backdoor的敲门砖，当然也可以根据用户实际需要选择相应的DIO。配置好后，点击IAR的编译下载按钮，就可以在simple_peripheraltirtosiarappFlashROM_

StackLibraryExe里看到刚刚编译好的带Bootloader功能的镜像文件，我们需要的是.bin结尾的，如图4所示。

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图 4. 编译生成的不同格式的镜像文件

将生成的.bin文件复制到sblAppEx.exe所在根目录下，即sblAppEx_1_02_00_00bin。由于sblAppEx.exe自动识别的是blinky_backdoor_select_btn2650.bin，所以需要把刚生成的ble_simple_peripheral_cc2640r2lp_app_Flash

ROM_StackLibrary.bin改个名字。当然了，也可以通过修改sblAppEx.exe的源码识别用户所需的.bin，此处不再赘述。然后，按如下步骤操作：

1） DIO15接成高电平。

2） RESET。重新上电或者按LAUNCHPAD的RESET按钮均可。

3）在DOS界面选择0，即XDS110 Class Application/User UART ，回车。不同电脑可能会识别不同的串口号，这个无关紧要。

如果设置都正确的话Bootloader开始工作，经过Erasing flash，Writing flash，Calculating CRC on device，Comparing CRC这一系列过程后，Bootloader更新程序就完成了，最后系统会Reset device，整个流程如图5所示。

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图 5. 执行正确的Bootloader的流程

一路OK后，此时的LAUNCHPAD里就是新的固件所示现的功能啦！如果配置不对的话，这个App是会闪退的，无法完成Bootloader的功能。如果不想用板载的XDS110，用自己的USB转串口工具也是可以的，只不过不会跳出那么多跟XDS110有关的COM ports了，取而代之的是USB Serial Ports，串口号不用太纠结。

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图 6. USB转串口工具的COM ports

当然啦，有可能你双击sblAppEx.exe来执行，但执行完一系列操作后会自动退出，看不到任何Log，解决的方法是不要双击进入程序，在windows的run里用cmd命令，如图7所示，切到sblAppEx.exe所在文件夹就可以啦。如果某个环节遇到任何问题，Bootloader就会中断，DOS界面会提示ERROR，具体可以对照sblAppEx.exe的源码进行检查，此处不再赘述。需要注意的是，如果不用Bootloader模式，Bootloader backdoor的引脚一定要接固定电平，此处DIO15一定要接低电平，不能悬空。

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图 7. 从Windows的cmd进入程序可防止自动退出

重要的事再说一遍，sblAppEx.exe是开源的，用户可以根据需要修改源码实现定制化的功能，比如UART波特率和上文提到的镜像名称等等。

是不是产线上用起来既简单又方便呢，基本是一键式下载，既高效又防止误操作。当然啦，还可以适当修改一下下载工具和上位机软件，就可以实现多个器件的下载。打开你的环境，拿起你的开发板，来试一下吧！

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