ATmega128具备引导加载支持的用户程序自编程功能(In-System Programming by On-chipBoot Program)，它提供了一个真正的由MCU本身自动下载和更新（采用读/写同时"Read-While-Write"进行的方式）程序代码的系统程序自编程更新的机制。利用AVR的这个功能，可以实现在应用编程（IAP）以及实现系统程序的远程自动更新的应用。 近场通信门户网)vA)e.nI-m!N(_iQ%l
IAP的本质就是，MCU可以灵活地运行一个常驻Flash的引导加载程序（Boot Loader Program），实现对用户应用程序的在线自编程更新。引导加载程序的设计可以使用任何的可用的数据接口和相关的协议读取代码，或者从程序存储器中读取代码，然后将代码写入（编程）到Flash存储器中。 近场通信门户网M#m(\Z?f5] z:B:L
引导加载程序有能力读写整个Flash存储器，包括引导加载程序所在的引导加载区本身。引导加载程序还可以对自身进行更新修改，甚至可以将自身删除，使系统的自编程能力消失。引导加载程序区的大小可以由芯片的熔丝位设置，该段程序区还提供两组锁定位，以便用户选择对该段程序区的不同级别的保护。 近场通信门户网9zR l$R sO,rt i:^R
本节将给出一个实际的的Boot Loader程序，它可以配合Windows中的超级终端程序，采用Xmodem传输协议，通过RS232接口下载更新用户的应用程序。 近场通信门户网/DzAlvXv GZ
<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />5.2.1基本设计思想
_qWC%WS|9V\A01．    Boot Loader程序的设计要点 近场通信门户网GI_*}5P t
Boot Loader程序的设计是实现IAP的关键，它必须能过通过一个通信接口，采用某种协议正确的接收数据，再将完整的数据写入到用户程序区中。本例Boot Loader程序的设计要点有：
t"a6E4jJ.c0（1）采用ATmega128的USART口实现与PC之间的简易RS232三线通信； 近场通信门户网^V'@S+b3Gd
（2） 采用Xmodem通信协议完成与PC机之间的数据交换；
YX i @eM0（3）用户程序更新完成后自动转入用户程序执行； 近场通信门户网8MU_&a*P{H
（4） Boot Loader程序采用C语言内嵌AVR汇编方式编写，阅读理解方便，可移植性强，代码小于1K字。 近场通信门户网6@{+K.e&\] RgU R9I
2．    Xmodem通信协议
.FeM[4rkZ'ko0Xmodem协议是一种使用拨号调制解调器的个人计算机通信中广泛使用的异步文件运输协议。这种协议以128字节块的形式传输数据，并且每个块都使用一个校验和过程来进行错误检测。如果接收方关于一个块的校验和与它在发送方的校验和相同时，接收方就向发送方发送一个认可字节。为了便于读者阅读程序，下面简要说明该协议的主要特点，有关Xmoden的完整的协议请参考其它相关的资料。
:@,r\$} [;o@ ^;}!c"S0（1） Xmodem的控制字符：<soh> 01H、<eot> 04H、<ack> 06H、<nak> 15H、<can> 18H、<eof> 1AH。 近场通信门户网T4?@Y^ CgUp d&L
（2） Xmodem传输数据块格式："<soh> <packNO> <255-packNO> <...128个字节的数据块...> <cksum>"。其中<soh>为起始字节；<packNO>为数据块编号字节，每次加一；<255-packNO>是前一字节的反码；接下来是长度为128字节的数据块；最后的<cksum>是128字节数据的CRC校验码，长度为2个字节。
!M E0^6h Y0|0（3）接收端收到一个数据块并校验正确时，回送<ack>；接收错误回送<nak>；而回送<can>表示要发送端停止发送。 近场通信门户网#M B^)Fvs%w
（4） 发送端收到<ack>后，可继续发送下一个数据块（packNO+1）；而收到<nak>则可再次重发上一个数据块。 近场通信门户网rG)@;BSV;^)g
（5）发送端发送<eot>表示全部数据发送完成。如果最后需要发送的数据不足128个字节，用<eof>填满一个数据块。
;TA%}*_y6?T0（6） 控制字符"C"有特殊的作用，当发送端收到"C"控制字符时，它回重新开始以CRC校验方式发送数据块（packNO = 1）。
eM{x}wyRi7Q f0（7） 每发送一个新的数据块<packNO>加1，加到OxFF后下一个数据块的<packNO>为零。 近场通信门户网pH)iF*` z:Jw3O
（8） 校验方式采用16位CRC校验(X^16 + X^12 + X^5 + 1)。 <?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

5.2.2 源程序代码
@{1bx i |z0下面给出的源程序是在ICCAVR中实现的。
G-n+Gw0@ Wx&lc0/*****************************************************
/M5J2^:M [ v eS W0采用串行接口实现Boot_load应用的实例
^#T\OG)v0华东师大电子系 马 潮 2004.07
X J(g/]Aw0Compiler:    ICC-AVR 6.31 近场通信门户网*X$B"fo7qH/m&C
Target:    Mega128
Zo&lp:r ?8m0Crystal:    16Mhz 近场通信门户网/|[/N F$w,u1JQ/Hl
Used:        T/C0,USART0
.v2q_k+~0*****************************************************/ 近场通信门户网[)x3]*W_V(e s
#include <iom128v.h>
2]'^Y J3cc+fF0#define SPM_PAGESIZE 256              //M128的一个Flash页为256字节(128字) 近场通信门户网*m`.D{$I&lp
#define BAUD 38400                //波特率采用38400bps 近场通信门户网h(B5P Bnh
#define CRYSTAL 16000000            //系统时钟16MHz 近场通信门户网3v xTp\w%j
//计算和定义M128的波特率设置参数 近场通信门户网$}Q*tU0s.oLh:U
#define BAUD_SETTING (unsigned char)((unsigned long)CRYSTAL/(16*(unsigned long)BAUD)-1) 近场通信门户网&Z?t{7Y
#define BAUD_H (unsigned char)(BAUD_SETTING>>8) 近场通信门户网8b$|3R0g6?,p5X6sDDYL
#define BAUD_L (unsigned char)BAUD_SETTING

#define DATA_BUFFER_SIZE SPM_PAGESIZE        //定义接收缓冲区长度 近场通信门户网 r ui@] f
//定义Xmoden控制字符 近场通信门户网P!U _'f&X|"\c| ox
#define XMODEM_NUL 0x00 近场通信门户网{r hA+Kk?Xs/w
#define XMODEM_SOH 0x01
+g5l^ E rz0#define XMODEM_STX 0x02
i9YB)_%ON l)Z8E?0#define XMODEM_EOT 0x04 近场通信门户网6qu~y]#t\"iR4D
#define XMODEM_ACK 0x06
.cn&`dMsf zx3\|0#define XMODEM_NAK 0x15
y0si.DuoVQ\6k0#define XMODEM_CAN 0x18 近场通信门户网5^ N^d'Fg
#define XMODEM_EOF 0x1A
0I5npG }I0#define XMODEM_RECIEVING_WAIT_CHAR 'C' 近场通信门户网q-bI h F+n
//定义全局变量 近场通信门户网9B/o#J^;mS0p
const char startupString[]="Type 'd' download, Others run app.\n\r\0"; 近场通信门户网r"v\o&k:n$k0U;c"s3eE
char data[DATA_BUFFER_SIZE]; 近场通信门户网t4KN%m`gfK,Yb
long address = 0;
{ }6^JN)C4f1r0//擦除(code=0x03)和写入(code=0x05)一个Flash页 近场通信门户网3_&[od5~K-E
void boot_page_ew(long p_address,char code) 近场通信门户网TSWYOmC
{ 近场通信门户网+fOL A!CVWK
    asm("mov r30,r16\n"
v\Op$jN2z!F-We o0        "mov r31,r17\n" 近场通信门户网3H(e0?S#U!Et,|
        "out 0x3b,r18\n");            //将页地址放入Z寄存器和RAMPZ的Bit0中
(H'yUz2R)I-pv ?]0    SPMCSR = code;                //寄存器SPMCSR中为操作码 近场通信门户网 k!^&DR-]l&Y
    asm("spm\n");                    //对指定Flash页进行操作
O#Xig:V&x_$A,{p0}        
tM&g7['^P0//填充Flash缓冲页中的一个字
8Ox,a-j|0void boot_page_fill(unsigned int address,int data) 近场通信门户网;u']$Mo2d ?0K kA
{
kDh-V6f0    asm("mov r30,r16\n"
-cq Wr0JHG@0        "mov r31,r17\n"             //Z寄存器中为填冲页内地址 近场通信门户网#]i9pD1g1hP#h
        "mov r0,r18\n" 近场通信门户网X}g&V |
        "mov r1,r19\n");            //R0R1中为一个指令字
`z1D~&B0    SPMCSR = 0x01;
4Ml$})uq#Di9NR0    asm("spm\n");
-Rk0Mh'~*_i&r1N0}
CuVmgKF"{%p0//等待一个Flash页的写完成
&[*X F8f%})x3i/TX,sI0void wait_page_rw_ok(void) 近场通信门户网 V,LIez"gn6mc
{
T8X7j_,f1^/c gCc0      while(SPMCSR & 0x40)
4q8C-l3A/oZ9n0     {
*l-Z j$x+P*n0         while(SPMCSR & 0x01);
1UyB'f;v%L7WI0         SPMCSR = 0x11; 近场通信门户网 ?Q9I,LJ:y
         asm("spm\n");
(B-Kk$^R3bX,@8f*j0     } 近场通信门户网GYO]0HVF
}
]!q~#fR1c0//更新一个Flash页的完整处理
3i8Eyn4\;n0void write_one_page(void) 近场通信门户网uL K IaGA
{ 近场通信门户网l~\U"`KA^
    int i; 近场通信门户网;Pq9Q-p7h z1ig:WHg
    boot_page_ew(address,0x03);                    //擦除一个Flash页
w*W%OnH)NDx B9aG0    wait_page_rw_ok();                            //等待擦除完成
)S6rX'F*[^:r2S2_0    for(i=0;i<SPM_PAGESIZE;i+=2)                //将数据填入Flash缓冲页中 近场通信门户网],O@uZ)`O,v7S5ij
    { 近场通信门户网U$Hj M}$tD'n9uw
        boot_page_fill(i, data+(data[i+1]<<8));
6\ EJ;M Tg({+ny0    } 近场通信门户网I|4_&kXEZ
    boot_page_ew(address,0x05);                    //将缓冲页数据写入一个Flash页
Bn7PdNlt ?0    wait_page_rw_ok();                            //等待写入完成
,UVMz9N{0}        
LZ Iho`N0//从RS232发送一个字节 近场通信门户网 W IBw@ T
void uart_putchar(char c) 近场通信门户网 w _#q ^%VDJ
{ 近场通信门户网[pUaU]0|
    while(!(UCSR0A & 0x20));
.gc+l ^r0    UDR0 = c;
9nc!U;bG;qD0} 近场通信门户网m!]s)?)g&b%u
//从RS232接收一个字节
]G:F`2s+W2s"`Re0int uart_getchar(void) 近场通信门户网+ZK*Y-q&^0|
{ 近场通信门户网vn2Z!b*}3I[v:`4F'M
    unsigned char status,res;
O3r(@nu c0    if(!(UCSR0A & 0x80)) return -1;        //no data to be received 近场通信门户网Abjz2{u |g*F
    status = UCSR0A;
W|(h/Z s C6P0    res = UDR0; 近场通信门户网0\4I(Uc'x AyC y%R8E
    if (status & 0x1c) return -1;        // If error, return -1
M5e,y'z V0    return res; 近场通信门户网Vt eG6y-P&Z3B
} 近场通信门户网X8^snV']4Y2u)q
//等待从RS232接收一个有效的字节
&JWQU#? ]E0N0char uart_waitchar(void)
.zvg0XU(Tu0{
%S GB$j:p*i0    int c;
(Kq3G+e.{5nV8j(p S r0    while((c=uart_getchar())==-1);
"zJ1P Us)?2iI?0    return (char)c; 近场通信门户网 M!W c6Io*H4N`
} 近场通信门户网,a PU+]F8D D$w
//计算CRC 近场通信门户网p G/b*Fe
int calcrc(char *ptr, int count)
JHVG:_ |9z0{
Ol#W5J AW K0    int crc = 0;
!| N$m0}%O.O(iw0    char i;
x1i,w f6F4PD}0    
.i[x+H"?G1R0    while (--count >= 0) 近场通信门户网)YM7PdP'Jf
    {
iifrU,L0        crc = crc ^ (int) *ptr++ << 8;
^g&c3~FEul0        i = 8; 近场通信门户网 k!@v7BgQ!^u$T j
        do 近场通信门户网/r qKG,fc
        {
z:J*u6` c0p p e0        if (crc & 0x8000) 近场通信门户网B*kYUS(VV)~
            crc = crc << 1 ^ 0x1021;
y F N @ p(o3Y5`G0        else
md})bMh0            crc = crc << 1;
j4c7UR'V s0        } while(--i); 近场通信门户网L Vlz] J
    } 近场通信门户网{1A|1d Qxb8N
    return (crc); 近场通信门户网I v!qt6K%c?&Sr
}
@NUU+GsF H)YzEu0//退出Bootloader程序，从0x0000处执行应用程序
k\g)d*oUc&j)p&t\0void quit(void) 近场通信门户网:i%H(fo"E8@
{
)bA:E[2d4oJp!^0      uart_putchar('O');uart_putchar('K'); 近场通信门户网 }*`&pl`:Bs \*\
uart_putchar(0x0d);uart_putchar(0x0a); 近场通信门户网?D o\v*`WW)GW
     while(!(UCSR0A & 0x20));            //等待结束提示信息回送完成 近场通信门户网8kW\w.RjSd
     MCUCR = 0x01; 近场通信门户网2Ny:GK ~W2K YsO
     MCUCR = 0x00;                    //将中断向量表迁移到应用程序区头部
%\c~ DX2`0z0     RAMPZ = 0x00;                    //RAMPZ清零初始化
vL^9G\G+P0     asm("jmp 0x0000\n");        //跳转到Flash的0x0000处，执行用户的应用程序
&DCa'S-j l\^t*M"R0}
RlzcCt?/K;K6YzE0//主程序 近场通信门户网!Na-t6^.E$fP
void main(void)
G!JF[|R9sBrW0{ 近场通信门户网I*f.m_ W(~
    int i = 0;
W w^,T+} J,V#UFw0    unsigned char timercount = 0; 近场通信门户网2D3`f'G#O0]
    unsigned char packNO = 1;
-XO$t${x y%[7l0    int bufferPoint = 0;
`FMLgy)K3E}0    unsigned int crc;
2xYn+t!ls4\0//初始化M128的USART0
IN!I eSw{0    UBRR0H = BAUD_H;     近场通信门户网w4H|G9r-p
    UBRR0L = BAUD_L;            //Set baud rate 近场通信门户网} dY!urXj4o
    UCSR0B = 0x18;            //Enable Receiver and Transmitter
8i7kk7W6OB8B;x8Ml0    UCSR0C = 0x0E;            //Set frame. format: 8data, 2stop bit
f3j{-O \8J0//初始化M128的T/C0，15ms自动重载
+Y;f!V2o_c0  OCR0 = 0xEA; 近场通信门户网#v gB.qr/_O0`
  TCCR0 = 0x0F;     近场通信门户网V#J4@n2J#t ^
//向PC机发送开始提示信息 近场通信门户网!q#J9Z_k-u
    while(startupString!='\0')
\8Y/n$i5A0    {
9y[Cgcg#M"r?0        uart_putchar(startupString); 近场通信门户网Zj*L8]@V8A
        i++;
o.]S;[w p RHct0    }