自作電子小物／TIPS／ブートローダ使用例／PIC18F26J50

 
 

Microchip社のUSB付マイクロコントローラであるPIC18F26J50で、USBブートローダ機能（HID経由）を使う手順等を再整理してみました。

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

・下図の「標準基本回路」が最低限必要になります

・コンフィギュレーションが固定します

Usage example of USB BootLoader - PIC18F26J50

2011年1月9日

 

＜デバイスにUSBブートローダ機能を付加する＞

Microchip社から必要なファイルがほとんど提供されているので、手順は次の2つだけです。


(1)ブートローダ本体ソースコードの修正

PIC18F26J50の場合、Microchip社から専用のオブジェクトファイル (HEX型式) までは提供されていない為、一番近いソースコードを選んで修正します。ソースコードを扱いますのでMPLAB等のコンパイル・ビルド環境が整っている事を前提で説明します。PIC18F26J50はPIC18F46J50が同一系列ですので、これ(\Microchip Solutions\USB Device - Bootloaders\HID - Bootloader\HID Bootloader - Firmware for PIC18F46J50 Family Devices)をベースにします。修正する部分は46J50の名前を検索して、名前を26J50に変更するだけなので意外と簡単に出来ます。ビルドして.HEXファイルを作って下さい。PIC18F46J50の.HEXファイルがそのまま使用出来る可能性が高いですが、確認できていません。

私が修正したPIC18F26J50専用のソースコード(*1)は実行確認済で、より部品の少ない「最小回路」でも動くようになっています。PIC18F14K50では内部オシレータをUSBクロックに供給する事が出来ないので外部発振子が必須でしたが、J50では許されているためチップ本体のみでUSBにアクセスできてしまいます。

(*1): MPLABプロジェクトファイル

　最小回路用　HID Bootloader - Firmware for PIC18FxxJ50 SW=RB2.zip (144kB)

　最小回路2用　HID Bootloader - Firmware for PIC18FxxJ50 SW=RA0.zip (144kB)


(2)ブートローダ本体の書込み

用意した.HEXファイルを、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。これで、ブートローダ機能が付いているはずです。プログラム書込み器は以後必要ありません。


＜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（ポートRB2）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。詳しくはPIC18F14K50版を参照して下さい。


＜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



#if defined(PROGRAMMABLE_WITH_USB_HID_BOOTLOADER)

#define REMAPPED_RESET_VECTOR_ADDRESS0x1000

#define REMAPPED_HIGH_INTERRUPT_VECTOR_ADDRESS0x1008

#define REMAPPED_LOW_INTERRUPT_VECTOR_ADDRESS0x1018

#elif defined(PROGRAMMABLE_WITH_USB_MCHPUSB_BOOTLOADER)

#define REMAPPED_RESET_VECTOR_ADDRESS0x800

#define REMAPPED_HIGH_INTERRUPT_VECTOR_ADDRESS0x808

#define REMAPPED_LOW_INTERRUPT_VECTOR_ADDRESS0x818

#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 YourHighPriorityISRCode _endasm

}

#pragma code REMAPPED_LOW_INTERRUPT_VECTOR = REMAPPED_LOW_INTERRUPT_VECTOR_ADDRESS

void Remapped_Low_ISR (void) {

     _asm goto YourLowPriorityISRCode _endasm

}

#pragma code


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

#pragma code HIGH_INTERRUPT_VECTOR = 0x08

void High_ISR (void) {

     _asm goto REMAPPED_HIGH_INTERRUPT_VECTOR_ADDRESS _endasm

}

#pragma code LOW_INTERRUPT_VECTOR = 0x18

void Low_ISR (void) {

     _asm goto REMAPPED_LOW_INTERRUPT_VECTOR_ADDRESS _endasm

}

#pragma code

#endif


#pragma interrupt YourHighPriorityISRCode

void YourHighPriorityISRCode() {

// User code

}

#pragma interruptlow YourLowPriorityISRCode

void YourLowPriorityISRCode() {

// User 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。

// File: 18f26j50_g.lkr

// Generic linker script for the PIC18F26J50 processor


#DEFINE _CODEEND _DEBUGCODESTART - 1

#DEFINE _CEND _CODEEND + _DEBUGCODELEN

#DEFINE _DATAEND _DEBUGDATASTART - 1

#DEFINE _DEND _DATAEND + _DEBUGDATALEN


LIBPATH .


#IFDEF _CRUNTIME

  #IFDEF _EXTENDEDMODE

    FILES c018i_e.o

    FILES clib_e.lib

    FILES p18f26j50_e.lib


  #ELSE

    FILES c018i.o

    FILES clib.lib

    FILES p18f26j50.lib

  #FI


#FI


#IFDEF _DEBUGCODESTART

  CODEPAGE   NAME=bootloader START=0x0            END=0xFFF          PROTECTED  

  CODEPAGE   NAME=page       START=0x1000         END=_CODEEND

  CODEPAGE   NAME=debug      START=_DEBUGCODESTART   END=_CEND        PROTECTED

#ELSE

  CODEPAGE   NAME=bootloader START=0x0            END=0xFFF          PROTECTED  

  CODEPAGE   NAME=page       START=0x1000               END=0xFFF7

#FI


CODEPAGE   NAME=config     START=0xFFF8            END=0xFFFF         PROTECTED

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


#IFDEF _EXTENDEDMODE

  DATABANK   NAME=gpre       START=0x0               END=0x5F

#ELSE

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

#FI


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

DATABANK   NAME=gpr1       START=0x100             END=0x1FF

DATABANK   NAME=gpr2       START=0x200             END=0x2FF

DATABANK   NAME=gpr3       START=0x300             END=0x3FF

DATABANK   NAME=gpr4       START=0x400             END=0x4FF

DATABANK   NAME=gpr5       START=0x500             END=0x5FF

DATABANK   NAME=gpr6       START=0x600             END=0x6FF

DATABANK   NAME=gpr7       START=0x700             END=0x7FF

DATABANK   NAME=gpr8       START=0x800             END=0x8FF

DATABANK   NAME=gpr9       START=0x900             END=0x9FF

DATABANK   NAME=gpr10      START=0xA00             END=0xAFF

DATABANK   NAME=gpr11      START=0xB00             END=0xBFF

DATABANK   NAME=gpr12      START=0xC00             END=0xCFF


#IFDEF _DEBUGDATASTART

  DATABANK   NAME=gpr13      START=0xD00             END=_DATAEND

  DATABANK   NAME=dbgspr     START=_DEBUGDATASTART   END=_DEND           PROTECTED

#ELSE //no debug

  DATABANK   NAME=gpr13      START=0xD00             END=0xDFF

#FI


DATABANK   NAME=gpr14      START=0xE00             END=0xEBF

DATABANK   NAME=sfr14      START=0xEC0             END=0xEFF          PROTECTED

DATABANK   NAME=sfr15      START=0xF00             END=0xF5F          PROTECTED

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


SECTION    NAME=USB_VARS   RAM=gpr11


#IFDEF _CRUNTIME

  SECTION    NAME=CONFIG     ROM=config

  #IFDEF _DEBUGDATASTART

    STACK SIZE=0x100 RAM=gpr12

  #ELSE

    STACK SIZE=0x100 RAM=gpr13

  #FI

#FI



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。