Tworzenie niezmiennych bootloaderów z rodziną mikrokontrolerów PIC18-Q24 firmy Microchip Technology

Podczas prototypowania aplikacji często jedynym elementem oprogramowania układowego mikrokontrolera jest wymagany kod aplikacji. Jeśli zostanie wykryty błąd oprogramowania układowego, jest to stosunkowo prosty proces przeprogramowania i ponownego uruchomienia aplikacji. Jednak gdy projekt trafi do masowej produkcji, nie jest możliwe śledzenie każdego z urządzeń i przeprogramowanie ich.

Rozwiązaniem tego problemu jest tak zwany bootloader. Bootloader to mały fragment kodu, który zaprojektowany jest do „uruchamiania” mikrokontrolera i inicjowania podstawowych funkcji przed aplikacją. W przypadku 8-bitowych mikrokontrolerów, zazwyczaj głównym obowiązkiem bootloadera jest umożliwienie aktualizacji oprogramowania układowego bez potrzeby stosowania programatora. W zależności od aplikacji nowe oprogramowanie układowe jest zazwyczaj otrzymywane przez interfejs UART, SPI, I2C i/lub USB.

Chociaż bootloader można napisać od podstaw, wstępnie napisany sterownik jest dostępny w MPLAB® Code Configurator (MCC), bezpłatnym narzędziu graficznym do konfigurowania bibliotek sprzętu peryferyjnego i oprogramowania. Biblioteki Pythona dla komputerów stacjonarnych są dostarczane w celu połączenia z biblioteką oprogramowania układowego przez UART. Aktualnie biblioteka obsługuje przesyłanie przez UART z planowanym wsparciem dla SPI, I2C i USB. Więcej informacji o 8-bitowej bibliotece bootloadera można znaleźć tutaj.

Inną zaletą korzystania z bootloadera jest opcja trwałego zablokowania mikrokontrolera i uniemożliwienia programowania zewnętrznego przy jednoczesnym zachowaniu możliwości uaktualniania oprogramowania układowego w przyszłości. Rodzina mikrokontrolerów PIC18-Q24 zawiera kilka ulepszonych funkcji ochrony kodu, które uzupełniają podejście oparte na bootloaderze:

• Wyłączanie interfejsu programowania i debugowania (PDID)
• Włączanie programowania szeregowego w układzie (ICSP)
• Ochrona kodu (wyłączanie odczytu pamięci)
• Jednorazowy programowalny obszar pamięci flash (SAF)
• Segmentowana ochrona zapisu dla kodu rozruchowego/aplikacji

PDID to trwałe, nieodwracalne zablokowanie zewnętrznych programatorów i debugerów. Zapobiega to przeprogramowaniu mikrokontrolera przez narzędzia zewnętrzne. Ta funkcja działa z funkcją włączania ICSP oprogramowania, która umożliwia programowi ładującemu tymczasowe ponowne włączenie niektórych funkcji interfejsu ICSP, takich jak odczyt/weryfikacja programu i wykrywanie urządzeń w czasie wykonywania, ale nie obejmuje to operacji zapisu lub kasowania. Funkcja ochrony kodu może być używana do blokowania operacji odczytu i weryfikacji ICSP.

Inną ulepszoną funkcją ochrony kodu jest Jednorazowy programowalny SAF. SAF to funkcja, która oznacza część pamięci flash programu jako niewykonywalną w celu przechowywania danych. Dzięki temu ten obszar pamięci flash jest jednorazowo programowalny, co zapobiega jego wymazaniu lub ponownemu zapisaniu zarówno z narzędzi zewnętrznych, jak i samego mikrokontrolera.

Na koniec rodzina mikrokontrolerów PIC18-Q24 zawiera segmentowaną ochronę zapisu dla pamięci rozruchowej, aplikacji i/lub EEPROM. Bity te uniemożliwiają zewnętrznemu programatorowi modyfikowanie wybranych obszarów pamięci, ale nie zapobiegają wewnętrznym zapisom własnym z mikrokontrolera. Użycie tych ulepszonych bitów ochrony kodu w połączeniu z bootloaderem umożliwia utworzenie „niezmiennego bootloadera” - innymi słowy bootloadera, którego nie można nadpisać ani usunąć. Można go również użyć z PDID i/lub Code Protection, aby zablokować oprogramowanie układowe i chronić własność intelektualną.

Narzędzia programistyczne

Mikrokontrolery PIC18-Q24 są w pełni obsługiwane przez kompleksowy ekosystem programistyczny firmy Microchip i zaprojektowane do integracji z MPLAB® (MCC). Zestaw PIC18F56Q24 Curiosity NanoEvaluation Kit (EV01E86A) oferuje pełne wsparcie w projektowaniu z wykorzystaniem rodziny PIC18-Q24. Funkcje te koordynują się, zapewniając płynny rozwój oprogramowania wbudowanego i skracając czas wprowadzenia produktu na rynek.

Źródło: Microchip Technology Inc. Tłumaczenie: Gamma Sp. z o.o.

Gamma Sp. z o.o. jest autoryzowanym dystrybutorem rozwiązań firmy Microchip Technology w Polsce. Zapraszamy do kontaktu z naszym działem handlowym.