单片机加载Bootloader做OTA实现的方法

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作者 | Carter Liu
来源 | 瑞萨嵌入式小百科
随着物联网的发展，单片机产品在很多场景下都会用到OTA功能，今天就来结合RL78系列单片机给大家讲讲加载Bootloader做OTA实现的方法。
一、概述
RL78系列MCU有两个boot cluster，支持多种编译环境和多种方式的bootloader，本文以常用的CS+环境配合CC-RL编译器，给大家介绍一种OTA的MCU端的实现方式。

二、基本原理
RL78系列MCU的内存映射，以64K flash的R5F100LE为例，如图

5mu152iygcl6406081718.png

可以看到分为2个boot Cluster：Boot cluster 0和Boot cluster 1。程序启动时，从Boot cluster 0开始执行。
这两个Boot cluster在程序运行过程中可以通过调用瑞萨自编程库（Flash Self-Programming Library）里面的boot swap函数来翻转，即Boot cluster 0可以变成1而Boot cluster 1变成Boot cluster 0，基于此，我们可以将bootloader程序存放于boot cluster 1里面，应用程序则从Boot cluster 0执行，当程序判断相关条件，需要OTA时候，可以调用boot swap函数翻转boot cluster，这样翻转后reset，则原来的bootloader段变成了Boot cluster 0，可以执行OTA相关操作，将新程序的Boot cluster 0内容写入Boot cluster 1，应用程序段写入地址0x2000开始的flash；
OTA完成后，再调用boot swap，这时bootloader段自动翻转到原来的Boot cluster 1区域，新程序的boot区域回到Boot cluster 0，其中断向量表不受影响。
整个OTA过程：

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三、实现方式
1
Bootloader程序编写：代码大小限制在1个boot cluster内（4k）
作用：用来接收新程序的代码并擦除老程序、更新老程序。
Bootloader工程segment划分：

nogr13qt4iy6406081918.png

需要注意检查生成代码应该在0-0xfff内，不能越界

2
Bootloader生成的hex文件转换成.c文件（J-Link工具可用来转换），输出一个大数组，备用。
如下图，保存为.c文件：

1pcagwcge0b6406082018.png

即可生成大数组：

22anh3c2drh6406082118.png

3
Application应用程序段代码编写与集成bootloader：应用程序段的代码编写无需考虑中断向量表偏移等问题，因为程序正常跑，与即将放在Boot cluster 1区的bootloader无关。但是需要将与boot swap相关的代码放置在Boot cluster 0区域内。
App工程Segment划分：

o1t3itspy4z6406082219.png

I. 0x1000-0x1fff不能存放其他数据，该区域为boot cluster 1，定义段为.constBOOTAREA_f，如上图。程序代码中，使用如下预编译指令将bootloader放入Boot cluster 1中

#pragma section BOOTAREA__far const unsigned char bootloader[]={xx,xx};//bootloader itself#pragma section
II. 划分一个App区域的boot区，把这个区域放在0x0000 to 0xFFF. 如上图，.BOOT_f段。程序中可以使用预编译指令#pragma section来将相关代码放入这个区域，例如在编写代码时候加入如下代码：

#pragma section text .BOOT/* write your code here */#pragma section
III. 那么这段代码会放入.BOOT_f区域。请注意，需要从生成的map文件去判断这个区域不超过0xfff，即不与0x1000-0x1fff Boot cluster 1段重合。

4
Application代码烧入MCU，则MCU内便集成了bootloader。
5
新的应用程序编写：与第3步骤大致相同，但是不需要加入III的Boot cluster 1区域大数组。
6
有新的应用程序需要OTA更新，则先与Application程序握手成功，然后执行第二章的OTA流程；也可在Boot cluster 0里完成握手，执行OTA。

Note
使用fsl自编程库和fdl data flash库时候需要注意代码段划分。

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