汽车电子自编程分析论文

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1系统平台

本系统采用NEC电子的32位车身专用芯片V850/Fx3系列，V850是NEC电子的32位微处理器核，5级流水线控制，内部32个32位寄存器，乘法/除法指令，数据空间支持最大4GB线性寻址能力，代码空间支持64M线性寻址能力，内部1MB的codeflash,60KB的RAM空间，32KB的dataflash用作EEPROM模拟。

2常见Bootloader设计方案

目前常用的Bootloader方案有一下四种：

2.1方案一

如下图：

SHAPE\*MERGEFORMAT

图1方案一存储空间图

Fig.1Memoryaddressspaceofsolutionone

原理如下：

Boot工程：

Address:0x0000~0x3fff,interruptvector和自编程库函数，CAN,上位机通讯协议；

Application工程：

Address:0x0000~0x3fff,interruptvector和自编程库函数，CAN,上位机；应用程序函数；

Dummyvector:用于中转中断处理函数。因为如果有中断产生，程序指针只会跳到Bootvector,应用程序中断处理函数无法响应中断。Dummyvector处理流程如下：

SHAPE\*MERGEFORMAT

图2方案一中断处理机制

Fig.2Theinterrupthandlemechanismofsolutionone

缺点:

1.Bootloader烧写在ROM里面，每次启动的时候需要执行，进行相应判断不是由应用程序开始。

2.每次进入中断程序时需要进行跳转,所以延长进入中断时间，且boot里面需要声明所有中断向量，boot里面的中断处理函数中要调用Application中的中断处理函数比较复杂，因为如果Application代码更新后，应用程序函数入口地址是变化的。

3.DummyInterruptVector需要在更新Bootloader时就写入,并且在更新应用程序的同时也更新这部分区域。

优点:

1.程序设计相对容易。

2.2方案二

如下图：

SHAPE\*MERGEFORMAT

图3方案二存储空间图

Fig.3Memoryaddressspaceofsolutiontwo

缺点:

1.更新程序之前需要进行BootSwap功能切换应用程序和Bootloader程序,更新完毕后再次需要进行切换.

2.应用程序设计时比较复杂,需要加入Bootloader代码，且需要空出一段空白区域用于与Bootloader区域进行BootSwap交换.

优点:

1.ECU从应用程序开始跑，中断程序处理简单。Bootswap的目的就是为了处理中断机制。

SHAPE\*MERGEFORMAT

图4方案二存储空间图

Fig.4Memoryaddressspaceofsolutiontwo

2.3方案三

如下图：

SHAPE\*MERGEFORMAT

图5方案三存储空间图

Fig.5Memoryaddressspaceofsolutionthree

缺点:

1.芯片空间的使用效率比较低,需要有一半的ROM空间用做交换区.

优点:

1.Bootloader和应用程序整合在一个工程文件中,不需要专门的Boot区，程序设计简单，从应用程序开始跑。

2.由于旧程序仍然存在,应用更加安全.

2.4方案四

如下图：

SHAPE\*MERGEFORMAT

Fig.6Memoryaddressspaceofsolutionfour

首先在RAM某段区间强行定义为ROM属性，否则无法执行代码，因为RAM默认存放变量。然后将Bootloader工程代码拷入到指定RAM区间，指针跳转到RAM开始执行与上位机建立通讯。调用底层flash操作库函数更新应用程序。

缺点：程序设计比较复杂，需要跳转到RAM运行。在RAM中更新flash的时候需要开辟ROM空间作为启动备份区，否则发生断电或者意外，程序将无法恢复。

优点：节省空间。程序从应用程序启动。

3结论

中断矢量的拷贝是Bootloader的难点，以上的一些方法无论是方案一的中转函数还是方案二的Boot区交换，都是对中断矢量的拷贝，使得应用程序中断处理函数能够响应中断。对四种Bootloader方案进行了比较和优缺点分析，具体应用应该根据用户的实际情况和客户的要求来设计。

实践中，要综合考虑到上位机的成本，ROM空间，启动时间，中断响应时间等因素。

4结束语

汽车电子已成为当前IT产业的一大亮点，呈现出巨大的市场需求。Bootloader的设计作为软件设计的一部分，有着非常重要的功能，可以实现ECU的在线诊断，在线标定，代码升级等功能。根据客户的实际需求，开发出成熟的软件是我们的目标。

[参考文献]

[1]NECElectronics.V850ES/Fx3UserManual,2006

[2]NECElectronics.Self-PragrammingNote,2007

[3]NECElectronics.DataFlashConvertUserManual,2007

[4]Vector.FlashKernelProgrammingonaHC12microcontrollerVersion0.01,2009

论文关键词：汽车电子NEC电子Bootloader自编程

论文摘要：自编程技术在汽车电子领域软件开发中发挥着非常重要的作用，它可以实现ECU的在线诊断，在线标定，代码升级等功能，解决了传统方案依赖于诊断软件，标定软件，专用烧写器的缺点。建立了基于NEC电子的32位车身专用微控制器的软件平台，编写了CAN协议驱动，通讯协议驱动，flash操作驱动代码，分析了Bootloader区和应用程序区的中断向量处理机制，列举了常见的几种Bootloader设计方法，结合实际平台进行了一系列试验，提出了一些可扩展型、创新型的方案并总结了其优缺点，这对于自主开发Bootloader是非常有实际意义的。