[筆記] 笙泉 Megawin 微控制器(ARM Cortex-M0)的系統開發

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        Megawin 公司推出的 MG32F02x 系列晶片是以 ARM Cortex-M0 為核心的微控制器，內建至少 32KB flash 存放程式碼與資料，包含常用的介面，如：UART、I2C、SPI、ADC...等，算是具備完整周邊的 MCU。

準備工作：
        軟體套件 KEIL uVision5 ARM 版本，注意 ARM compiler 版本必須是5.06 update 7，筆者測試過update 6，會造成 ISP 代碼運行時出現異常。而 KEIL v5.34版本裡面就包含ARM compiler 5.06 update 7，所以下載最新的 KEIL 版本即可避開此問題。此外，開發過程還需要準備一個 M-Link Cortex-M0 的除錯器，以方便我們開發時可以設斷點、step by step、debug...。

        安裝 KEIL ARM 軟體後，需要再載入 Megawin 的工具包。開啟 KEIL IDE，在選單上點選 Pack Installer工具按鈕，從這工具去載入 Megawin.CM0_DFP.2.0.8.pack 或最新版。成功後，這樣的 KEIL 開發環境才能支援 Megawin 晶片。這個 pack 裡面包含晶片所有介面的驅動程式碼，以及範例程式，我們可以從工具的選單複製所需的範例程式碼。

韌體燒錄方式：
        在開發韌體時，透過 KEIL IDE 加上 M-Link debugger 便能下載韌體到晶片上，但是一般實用場景下不可能每次都用 KEIL 套件去燒錄韌體。目前 Megawin 提供兩種燒錄韌體的方式：ICP (In-Circuit Programming) 和 ISP (In-System Programming)。

        ICP方式就是M-Link除錯器連接到晶片的SCL (PC4)和SDA (PC5)接腳，利用ICP32_Programmer.exe 軟體工具將韌體燒錄到指定 AP flash記憶體區，如下圖。首先載入我們的韌體(稱為 app)，再按下 “Insert ISP-Code” 插入原廠提供的 ISP 碼，組成完整的 binary code，最後按下 Update Target 鈕，這樣 M-Link debugger 就會幫我們把完整的韌體燒到晶片裡。

圖一：ICP 燒錄工具

        ISP 方式不需要用到 M-Link 除錯器，主要利用晶片裡的開機程式將韌體燒錄到晶片內部記憶體，上一段說到 ICP 插入原廠的 ISP 碼，這段程式碼就是用在這兒，一般也稱為 bootloader 程式碼。晶片 RST (PC6) 接腳的高低電位是用來判斷是否進入 ISP 燒錄程序，當晶片通電後，如果 RST 接腳為低電位，則進入 ISP 程序。

        ISP 透過 UART 方式接收韌體資料，再寫入 flash 記憶體。ISP 是利用哪兩根 UART 接腳通訊呢？TH197B 開發板是用 PB8 和 PB9，不過 TH197A 開發板使用 PC10 和 PC11，必須了解原廠 ISP 程式碼的流程才得知，或許 ISP 能同時監測這兩組通訊。

        打開原廠提供的 COM_ISP32_AP.exe 工具，如下圖。先載入我們的韌體，進入 ISP 燒錄程序，再按 Update Target。怎麼進入 ISP 燒錄程序呢？板子需先斷電，同時壓住Reset鍵，此時通電，還不能放開 Reset，按下 Update Target 後，再放開 Reset 鍵。

圖二：ISP 燒錄工具

OTA更新韌體：
        如果我們不想用前一段燒錄韌體的方式，希望利用自己的韌體程式更新韌體，那就需要自行開發 ISP 程式。對於全新晶片的 flash，其內容需要依照下面步驟處理，第一步利用 ICP32 工具將我們開發的 app 應用程式碼與 ISP 碼載入，如下圖所示。載入 app 應用碼後，再插入自行開發的 ISP 碼，在下方工具欄就能看到一個 32KB buffer 的內容 (準備寫到flash的內容)，app碼被放在 0x0 為起點的位址，ISP 碼則被放在 0x7C00 為起點的位址。

圖三：ICP32工具建立一個32KB區塊

        ISP Size欄位要選擇 1KB，因為這是原廠預設ISP大小。BOOT_MS開機模式選擇從 app 開始，因為還不是更新韌體階段，不需要進入 ISP。一切就緒後，按下Update Target，32KB buffer會被燒錄到晶片的 AP 區塊裡，也就是 flash 區塊。

        上述動作完成後，我們就可以從 PC 端進行韌體更新了，稱為 OTA 更新。PC 端的工具先載入韌體的 binary 檔案，然後將這個檔案傳輸給晶片上的 app 應用碼，當 app 收到這些資料時，便會將之存放在晶片的 IAP 區塊，等待全部binary都收到後，app 會把 BOOT_MS 開機模式設為ISP 開始，然後 warm reset 晶片。

圖四：PC端的韌體更新工具

        當晶片 warm reset 後，便會進入自行開發的 ISP 碼。ISP會將存放在 IAP 區的韌體寫到AP區，完成後，BOOT_MS 開機模式被設為 app 開始，這樣就完成韌體更新。

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