Usage example of USB BootLoader

Usage example of USB BootLoader - PIC18F14K50

2010年4月14日

Microchip社のUSB付マイクロコントローラであるPIC18F14K50で、USBブートローダ機能（セルフプログラマ、HID経由）を使う手順等を整理してみました。

PICkit等のプログラマ（プログラム書込み器）が現場になくとも、本体だけでプログラムの書込みがUSB経由で行う事が出来ますので、気軽にバージョンアップできる様になります。極端な使い方としては、ブートローダが書込まれたデバイスが入手できれば、プログラマを用意する必要が無くなります。

注意点として、下記の制限があります。

・ROMの4KBがブートローダ本体に取られます

・電源オン時に書込みモードに切り替える為のスイッチと12MHzのクリスタルが必要

・コンフィギュレーションが固定

＜デバイスにUSBブートローダ機能を付加する＞

(1)ブートローダ本体の書込み

Microchip社からオブジェクトファイル(HEX型式)が提供されていますので、これ(*1)をPICkit等のプログラム書込み器を使ってデバイスに書込みします。ＡＫＩ－ＰＩＣ２であれば、ゼロプレッシャーソケットに差し込んで書込み出来ますが、PICkitでは書込み用の回路（結線だけ）をブレッドボードに作って行う等の作業が要ります。プログラム書込みだけであれば開発環境のMPLABは必要でなく、書込み器に付いてくるソフトウエアだけで問題有りません。これが済めば、ブートローダ機能が付加された事になります。プログラム書込み器は以後必要ありません。

(*1): \Microchip Solutions\USB Device - Bootloaders\HID - Bootloader\USB Device - HID - HID Bootloader - C18 - PIC18F14K50.hex

＜ブートローダでアプリケーションを書込む＞

(!)デバイス側の準備

書込みスイッチを押しながらUSBケーブルをPCに接続して下さい。これで、ブートローダ機能が有効になり待機状態になっているはずです。外見上の変化ありません。

(2)PC側の操作

Microchip社からWindows用のアプリケーションプログラム（\Microchip Solutions\USB Device - Bootloaders\HID - Bootloader\HIDBootLoader.exe）が提供されていますので、これを実行します。デバイスが認識されていれているメッセージが出ているはずです。見つからないメッセージの場合は、ハードウエアが問題ないか確認して下さい。良ければ、アプリケーションプログラムのオブジェクトファイルを指定し、書込みを指示すれば完了です。リセットボタンかUSBケーブルを差し直すとアプリケーションプログラムが動くはずです。

＜ユーザアプリケーションプログラムをブートローダ対応にする＞

ユーザプログラムは、ブートローダを意識した書き方をしなければなりません。Microchip社が提供しているUSB系のサンンプルプログラムをベースに作って行けば、自然に対応したソースコードになりますので、通常はこの方法が楽です。USBを直接使わないケース等では、多少面倒ですが２点を修正する事で対応可能です。

・割込／リセットベクタ値を変更

・リンクパラメタ（リンカースクリプト）をブートローダ用に変更

メインプログラムのソースコードに以下を追加。単にコピペするのではなく、ある程度中身を読み取っておかないと、思わぬトラブルに振り回されるかもしれません。

#define PROGRAMMABLE_WITH_USB_HID_BOOTLOADER

// Interrupt Service Routine

#pragma code

#pragma interrupt HighPriorityISRCode

void HighPriorityISRCode() {

// User code

}

#pragma interruptlow LowPriorityISRCode

void LowPriorityISRCode() {

// User code

}

// Vector address

#if defined(PROGRAMMABLE_WITH_USB_HID_BOOTLOADER)

#define REMAPPED_RESET_VECTOR_ADDRESS0x1000

#define REMAPPED_HIGH_INTERRUPT_VECTOR_ADDRESS0x1008

#define REMAPPED_LOW_INTERRUPT_VECTOR_ADDRESS0x1018

#else

#define REMAPPED_RESET_VECTOR_ADDRESS0x00

#define REMAPPED_HIGH_INTERRUPT_VECTOR_ADDRESS0x08

#define REMAPPED_LOW_INTERRUPT_VECTOR_ADDRESS0x18

#endif

#if defined(PROGRAMMABLE_WITH_USB_HID_BOOTLOADER)||defined(PROGRAMMABLE_WITH_USB_MCHPUSB_BOOTLOADER)

extern void _startup (void); // See c018i.c in your C18 compiler dir

#pragma code REMAPPED_RESET_VECTOR = REMAPPED_RESET_VECTOR_ADDRESS

void _reset (void) {

_asm goto _startup _endasm

}

#endif

#pragma code REMAPPED_HIGH_INTERRUPT_VECTOR = REMAPPED_HIGH_INTERRUPT_VECTOR_ADDRESS

void Remapped_High_ISR (void) {

_asm goto HighPriorityISRCode _endasm

}

#pragma code REMAPPED_LOW_INTERRUPT_VECTOR = REMAPPED_LOW_INTERRUPT_VECTOR_ADDRESS

void Remapped_Low_ISR (void) {

_asm goto LowPriorityISRCode _endasm

}

#pragma code

リンクパラメタはMicrochip社が提供しているブートローダ対応版を使用。

// $Id: 18f14K50.lkr,v 1.1.4.1 2005/07/25 18:23:28 nairnj Exp $

// File: 18f14K50.lkr

// Sample linker script for the PIC18F14k50 processor

LIBPATH .

FILES c018i.o

FILES clib.lib

FILES p18f14k50.lib

// Bootloader

CODEPAGE NAME=vectors START=0x0 END=0x29 PROTECTED

CODEPAGE NAME=bootloader START=0x2A END=0xFFF PROTECTED

CODEPAGE NAME=page START=0x1000 END=0x3FFF

// Application

//CODEPAGE NAME=boot START=0x0 END=0x1F PROTECTED

//CODEPAGE NAME=vectors START=0x1000 END=0x1029 PROTECTED

//CODEPAGE NAME=page START=0x102A END=0x3FFF

// Application2

//CODEPAGE NAME=vectors START=0x0 END=0x29 PROTECTED

//CODEPAGE NAME=page START=0x2A END=0x3FFF

CODEPAGE NAME=idlocs START=0x200000 END=0x200007 PROTECTED

CODEPAGE NAME=config START=0x300000 END=0x30000D PROTECTED

CODEPAGE NAME=devid START=0x3FFFFE END=0x3FFFFF PROTECTED

ACCESSBANK NAME=accessram START=0x0 END=0x5F

DATABANK NAME=gpr0 START=0x60 END=0xFF

DATABANK NAME=gpr1 START=0x100 END=0x1F3

DATABANK NAME=usb2 START=0x200 END=0x2FF PROTECTED

DATABANK NAME=sfr15 START=0xF40 END=0xF5F PROTECTED

ACCESSBANK NAME=accesssfr START=0xF60 END=0xFFF PROTECTED

SECTION NAME=CONFIG ROM=config

SECTION NAME=GP0 RAM=gpr0

SECTION NAME=GP1 RAM=gpr1

SECTION NAME=usbram2 RAM=usb2

SECTION NAME=USB_VARS RAM=usb2

//STACK SIZE=0x40 RAM=gpr1

STACK SIZE=0x80 RAM=gpr1

より具体的な修正方法は、Microchip社から出ている各種サンプルソースコードをご覧下さい。