如何基于CAN的bootloader在KEAZ系列上的移植

发布时间：2021-12-24 09:55:53 作者：柒染
来源：亿速云阅读：512

# 如何基于CAN的Bootloader在KEAZ系列上的移植

## 引言

在汽车电子和工业控制领域，KEAZ系列微控制器（如NXP的KEAZ128/64）因其高可靠性和丰富的外设资源被广泛应用。通过CAN总线实现固件升级的Bootloader设计，能够在不拆解设备的情况下完成远程程序更新，显著提升维护效率。本文将详细介绍基于CAN协议的Bootloader在KEAZ系列MCU上的移植方法。

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## 一、硬件准备

### 1.1 硬件需求
- **KEAZ开发板**（如KEAZ12864EVK）
- **CAN收发器**（如TJA1042）
- **调试工具**（如J-Link或OpenSDA）
- **CAN总线分析仪**（如PCAN-USB）

### 1.2 硬件连接
1. 将CAN收发器的TXD/RXD连接到MCU的CAN模块引脚（如PTB4/PTB5）。
2. 确保终端电阻（120Ω）在总线两端正确匹配。

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## 二、软件环境搭建

### 2.1 开发工具链
- **IDE**：Keil MDK或IAR Embedded Workbench
- **SDK**：NXP KEAZ SDK或S32 Design Studio
- **CAN工具**：CANoe或CANalyzer（用于测试）

### 2.2 关键库文件
- **CAN驱动库**：`flexcan_driver.c/h`
- **Flash操作库**：`flash_driver.c/h`
- **CRC校验库**：`crc16.c/h`

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## 三、Bootloader设计框架

### 3.1 启动流程
1. 上电后运行Bootloader，检测是否收到升级指令（如特定CAN ID报文）。
2. 若未收到指令，跳转至用户程序；否则进入固件接收模式。

### 3.2 内存划分
| 区域        | 地址范围       | 用途          |
|-------------|---------------|---------------|
| Bootloader  | 0x0000-0x3FFF | 引导程序      |
| User App    | 0x4000-0xFFFF | 用户应用程序  |
| Flash Config| 0x8000-0x80FF | 配置参数      |

> **注意**：需在链接脚本（.ld文件）中严格定义分区。

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## 四、CAN协议栈实现

### 4.1 报文格式定义
```c
typedef struct {
    uint32_t id;        // CAN ID（如0x123）
    uint8_t  data[8];   // 数据域
    uint8_t  len;       // 数据长度
} CAN_Frame;

4.2 关键功能实现

初始化CAN控制器

void CAN_Init(uint32_t baudrate) {
   FLEXCAN_DRV_Init(INST_CANCOM1, &canState, &canInit);
   FLEXCAN_DRV_SetBaudrate(INST_CANCOM1, baudrate);
}

固件数据接收

void Handle_Firmware_Update() {
   while (!is_firmware_complete) {
       CAN_Frame rx_frame;
       if (CAN_Receive(&rx_frame)) {
           Write_Flash(rx_frame.data, rx_frame.len);
       }
   }
}

五、Flash编程与校验

5.1 Flash操作要点

擦除操作：需以扇区（如1KB）为单位执行。
写入对齐：KEAZ系列要求4字节对齐。

5.2 示例代码

void Flash_Write(uint32_t addr, uint8_t *data, uint32_t len) {
    FLASH_DRV_EraseSector(addr);  // 擦除目标扇区
    FLASH_DRV_Program(addr, data, len); // 写入数据
}

5.3 CRC校验

bool Verify_CRC(uint32_t start_addr, uint32_t size) {
    uint16_t crc = Calculate_CRC(start_addr, size);
    return (crc == Get_Stored_CRC());
}

六、跳转机制实现

6.1 用户程序跳转

void JumpTo_Application() {
    typedef void (*AppEntry)(void);
    AppEntry AppStart = (AppEntry)(*(uint32_t*)(USER_APP_ADDR + 4));
    __set_MSP(*(uint32_t*)USER_APP_ADDR);  // 重置栈指针
    AppStart();  // 跳转至用户程序
}

6.2 向量表重映射

需在用户程序中重设中断向量表：

SCB->VTOR = USER_APP_ADDR;

七、测试与调试

7.1 测试步骤

使用CAN工具发送包含固件数据的报文。
通过LED或串口打印输出确认接收进度。
复位后验证用户程序是否正常运行。

7.2 常见问题

CAN通信失败：检查波特率设置和终端电阻。
Flash写入错误：确保操作前已擦除目标区域。

八、总结

本文详细阐述了基于CAN的Bootloader在KEAZ系列MCU上的移植流程，涵盖硬件配置、协议栈实现、Flash操作等关键环节。通过合理设计内存布局和校验机制，可构建高可靠性的远程升级方案。实际应用中还需考虑超时处理、断点续传等增强功能。

参考资料

NXP KEAZ128 Reference Manual
CAN 2.0B协议规范
《嵌入式Bootloader开发实战》

”`

注：本文约1150字，实际字数可能因代码块和表格的排版略有差异。