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(转) 使用 Trace32 对 FLASH 编程

作者:  时间: 2010-12-17

使用 Trace32 对 FLASH 编程

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级别: 初级

汤凯 (tangk73@hotmail.com), 

2005 年 5 月 01 日

随着软硬件复杂性的增加,在嵌入式系统开发中,调试器对项目的开发进度、质量起着越来越重要的作用。在众多的调试器中,Lauterbach 公司的 Trace32 凭借其强大的功能,出色的性能,成为目前嵌入式系统开发中,尤其是高端系统中普遍采用的调试工具。

Trace32 除了具有对代码设置断点、跟踪调试等常规的功能以外,还能够控制对目标系统的 FLASH 进行编程。本文首先对比了 Trace32 FLASH 编程的两种方式:"Emulator controlled flash programming" 和 "Target controlled flash programming",指出"Target controlled flash programming"方式的优点;然后介绍了与 FLASH 编程相关的 Trace32 脚本命令,以及 Trace32 脚本命令与 FLASH 编程软件之间的通信机制;最后,给出了 "Target controlled flash programming" 方式的控制流程。

注:本文中使用的"编程"一词,除了具有对 FLASH 烧写的含义外,还包括擦除、校验等其它对 FLASH 的操作。

一、FLASH 编程的两种方式

对目标系统中的 FLASH 有两种方式进行编程,分别是 "Emulator controlled flash programming" 和 "Target controlled flash programming"。

在 "Emulator controlled flash programming" 方式下,所有对 FLASH 编程的操作都是由 Emulator 完成的,不使用目标系统的资源。Trace32 软件支持市面上几乎所有的 FLASH芯片(可以访问http://www.lauterbach.com/ylist.html 查询 Trace32 支持的 FLASH 型号),只要在脚本命令 FLASH.Create 中指明目标 FLASH 的型号,地址范围以及总线的配置,用户就可以使用脚本命令直接将数据烧写到 FLASH,不需要编写任何对 FLASH 操作的代码。

在 "Target controlled flash programming"方式下,对 FLASH 的编程控制是由运行在目标系统上的 FLASH 编程软件完成的,而这个软件必须由用户自行开发。此时,Trace32通过使用脚本对目标系统内存地址空间的访问,向 FLASH 编程软件传送控制参数和数据。

由于直接在目标系统的处理器上运行,采用 "Target controlled flash programming" 方式可以获得比 "Emulator controlled flash programming"方式快得多的编程速度。这对于烧写大的文件,以及生产线等场合来说十分重要。另外,只要编写相应的 FLASH 编程软件,用户选择的任何 FLASH 都能够被支持。

因此,对于 FLASH 编程的内容较少,或者对编程的时间要求不高的情况下,可以使用"Emulator controlled flash programming" 方式;但是,对于需要编程较大的文件,而且对速度要求较高的情况下,"Target controlled flash programming" 方式是唯一的选择。本文中只讨论 "Target controlled flash programming" 方式。





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二、Trace32 脚本

在 Trace32 的界面中,可以使用菜单,鼠标完成操作,也可以完全使用命令操作。事实上,Trace32 内嵌了强大的命令和脚本处理功能。使用 Trace32 的命令不仅可以完成所有的功能,而且可以获得比菜单方式更大的操纵性和灵活性。脚本以 .CMM 为后缀。

下面就介绍 Trace32 中与 FLASH 操作相关的命令,见下表:


 

这里列出后面需要使用到命令的详细格式,以便参考。

1. FLASH.Create
格式:

FLASH.Create <unit_number> <physical_range> <sector_size> <family_code>
<bus_width>
<family_code>: I28F001B | I28F200B | ... | TARGET | EEPROM | NOP
<bus_width>: Byte | Word | Long | Quad

例如,定义Am29LV640(16 bit mode, 16 bit bus, 128 sectors, 64Kbyte/sector)

FLASH.RESet
FLASH.Create 1. 0x0 -- 0x7FFFFF 0x10000 AM29LV100 Word

对于采用 "Target controlled flash programming" 方式,familiy_code 必须选择为TARGET。与 FLASH 编程软件的连接由 FLASH.Target 完成。

2. FLASH.Erase
格式:

FLASH.Erase <unit> | <address_range> | ALL

例如:

FLASH.Erase 0x0 -- 0x1FFFF
FLASH.Erase ALL

3. FLASH.Program
格式:

FLASH.Program [<unit> | <address_range> | ALL | OFF]

一旦激活了编程模式,任何对 FLASH 地址空间的写访问操作将会导致对 FLASH 的编程。例如:

FLASH.Program ALL
Data.LOAD.Binary data.bin /Word <- 装载数据到FLASH空间
FLASH.Program OFF


4. FLASH.TARGET
格式:

FLASH.TARGET <code_address> <data_address> [<buffer_size>] [<file>] <code_address>

运行在目标系统上的 FLASH 编程软件被下载到的 RAM 起始地址,占用的大小为FLASH 编程软件本身的大小,另外再加上 32 字节。

  • <data_address>
    参数块的起始地址,大小为 32 字节(参数块)+ <buffer_size> + 256 字节(stack)。
  • <buffer_size>
    从 Trace32 软件一次传递给 FLASH 编程软件的数据字节数。建议的缓冲大小为 4KB。
  • <FLASH_algorithm>
    二进制形式的 FLASH 编程软件。

使用上面这些命令进行 FLASH 编程的一般步骤是:

1) 首先使用 FLASH.Create 定义目标 FLASH 的地址空间,类型,及总线配置。

2) 对于"Target controlled flash programming"方式,必须向目标系统加载 FLASH 编程软件。FLASH.Target 命令把 FLASH 编程软件的起始地址,参数块的起始地址,以及缓冲区大小等信息通知 Trace32。FLASH.Program 和 FLASH.Erase 命令就会调用确定的 FLASH 编程软件,并传递合适的参数。

3) FLASH.Program 启动编程模式后,如果有数据传输命令执行(如 Data.Set 或者Data.LOAD),Trace32 会检查数据传输的地址是否落在 1)中定义的 FLASH 地址空间内。如果是,Trace32 会根据缓冲区的大小,把部分数据填充到数据缓冲区中,初始化参数块,设置目标系统的 PC 为 FLASH 编程软件的起始地址,并开始执行。执行结束后,控制权回到 Trace32。Trace32 检查返回的信息(也在参数块中),如果正常,继续处理剩余的数据。

下面通过一个例子来说明:

目标系统的配置了的 FLASH 为 Intel Strata FLASH 28F320J3A(16 bit mode, word access),CPU 为 ARM core。

目标系统的内存影像(memory map)为:

  • FLASH: 0x0 - 0x3FFFFF
  • RAM 起始地址:0xA0000000

相应的 Trace32 脚本为:

FLASH.RESet
FLASH.Create 1. 0x0--0x3FFFFF 0x20000 TARGET Word
FLASH.Target 0xA0000000 0xA0001000 0x1000 ~~\demo\arm\FLASH\word\i28f200j3.bin
FLASH.Erase 1.
FLASH.Program 1.
Data.LOAD.Elf my_application.elf /Word
FLASH.Program OFF

首先,通过 FLASH.Create 创建一个 FLASH 区域1,地址范围为 0x0 到 0x3FFFFF,Sector 的大小为 0x20000,对此 FLASH 区域的编程软件由 TARGET 指定。WORD 参数则指明目标系统 CPU 访问 FLASH 的数据宽度(还可以是 BYTE, LONG, QUAD)。

FLASH.Target 指定对 FLASH 区域编程软件的位置在 0xA0000000,参数块在0xA0001000。参数块后面一般紧跟着数据缓冲区,缓冲区的大小为 0x1000。编程软件是~~\demo\arm\FLASH\word\i28f200j3.bin。

接着擦除 FLASH 区域 1,然后启动 FLASH 编程模式。

Data.load.elf 命令将 my_application.elf 装载到 FLASH 区域,触发了 FLASH 编程软件,从而被写入到指定的 FLASH 区域中。

最后,关闭 FLASH 编程模式。





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三、Trace32 命令与 FLASH 编程软件之间的通信机制

从上面的例子可知,在 Trace32 软件与 FLASH 操作程序之间有一个数据交换区-参数块,用来传递控制命令和数据,并返回操作结果。参数块的位置是由FLASH.Target命令中的data_address指定的。紧跟着参数块是缓冲区。

参数块的定义如下:


 

操作结束后,参数块存放操作的返回结果:


 

参数块以及紧跟的缓冲区的相应 C 语言定义如下:

struct {
ulong32 flashaddr;
ulong32 flashwidth;
ulong32 width;
ulong32 offset;
ulong32 addr;
ulong32 size;
ulong32 reserved;
ulong32 status; /* in: 1=program, 2=erase, out: 0=o.k., 0x100=fail */
uchar8 data[4096]; /* Programming Buffer, size can be made smaller
(FLASH.TARGET command) */
} FlashParameter;





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四、Target controlled flash programming 流程

开发基于"Target controlled flash programming" 方式的一般流程为:

1. 编写在目标系统上运行的 FLASH 编程软件

2. 将 FLASH 编程软件装载到目标系统的 RAM 中(使用 Data.LOAD 命令)

3. 通过命令 FLASH.Create 和 FLASH.Target 命令将 Trace32 连接到目标系统上的FLASH 编程软件

4. 使用命令 FLASH.Program,FLASH.Erase 等命令控制对目标系统上 FLASH 的操作,这些命令会调用 FLASH 编程软件中相应的功能,并传递合适的参数

实例(AM29F800)

目标系统上有两块型号为 AM29F800 的 FLASH,每块 FLASH 的数据宽度为 16bit,两块合并成 32bit 宽度。每块 FLASH 有 1MB 的大小,它们的起始地址为 0x200000。

目标系统上还配置了 SRAM,大小为 8kB,地址范围是 0H 到 1FFFH。

为目标系统开发的 FLASH 编程软件为 FLASHprog.bin(大小为 450H 字节,二进制格式)。参数块被安排在 SRAM 的地址 0H 开始。

需要烧入目标系统 FLASH 的应用程序为 application.elf(ELF 格式,起始位置为0x200000)。这里需要说明的是,在联接产生 application.elf 时,必须通过联接脚本 - SCL 文件指定其起始位置为 0x200000。这样"Data.load.elf application.elf "命令就会将 application.elf 装载到从 0x200000 开始的地址空间。

对于这样的应用,需要编写一个控制脚本(CMM 文件),同时还要开发一个 FLASH的编程软件。下面首先介绍控制脚本的内容,然后给出了 FLASH 编程软件的流程。

控制脚本

控制脚本的内容如下:

1) 进行必要的目标系统设置,特别是片选配置,使得 SRAM 和 FLASH 都落在安排的地址空间中

2) 将 FLASH 编程软件 FLASHprog.bin 装载到 SRAM 中地址 0x1200 处: Data.LOAD.B FLASHprog.bin 1200

3) 在 FLSAH 编程软件的结束位置设置断点(break.set swbp),这样在执行结束后,控制可以交回给 Trace32

4) 通知 Trace32 关于 FLASH 的配置,FLASH 编程软件的位置,参数块以及数据缓冲区的位置

FLASH.Create 200000--3fffff TARGET LONG
FLASH.TARGET 1200 0 1000

此时 SRAM 的内存安排为:


 

5) 擦除整个 FLASH
FLASH.Erase ALL

6) 编程应用程序 application.elf
FLASH.Program ALL
Data.LOAD.elf application.elf
FLASH.Program OFF

执行 FLASH.Erase ALL 命令时,调用 FLASH 编程软件的擦除功能,相应的参数块填充为:


 

此时,数据缓冲区没有内容。

擦除结束后,遇到设置的断点,控制权交回给 Trace32,参数表中为返回的状态:


 

执行 Data.LOAD.bin application.bin 时,调用 FLASH 编程软件的编程功能,相应的参数块填充为:


 

此时缓冲区中填充了需要编程的数据。

编程结束后,控制权交回给 Trace32,参数表中为返回的状态:


 

如果没有错误发生,以上的编程过程会一直下去,直到 application.bin 中的数据全部传输完毕。

FLASH 编程软件

FLASH 编程软件的流程为:

1) 定义参数块的数据结构:
struct FlashParameter flash_param;
FlashParameter 的定义见上文。

2) 定义每个功能对应的功能号:

#define FLASH_PROGRAM               0x00000001
#define FLASH_ERASE 0x00000002
#define FLASH_CHIP_ERASE 0x00000005
…其它功能号

3) 主控制流程:

  switch ( flash_param.status )
{
case FLASH_PROGRAM:
flash_program();
break;
case FLASH_ERASE:
flash_erase();
break;
…其它功能
}
flash_program() 函数从参数块中获取编程的数据、大小以及编程的目标地址,
实现对 FLASH 的编程功能。
flash_erase() 函数从参数块中获取擦除的目标地址以及大小,
实现对 FLASH 的擦除功能。

4) SCL 文件

RAM 0x200000
{
CODE 0x200000
{
main.o (+RO)
* (+RO)
}
APP_RAM +0x0
{
* (+RW, +ZI)
}
}