作者：TI工程師Stanford Li

引導(dǎo)加載程序 (BSL) 是內(nèi)置到 MSP 低功耗微控制器 (MCU) 中的應(yīng)用。借助該應(yīng)用，用戶可以與 MCU 通信，以便從其存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)或向其中寫入數(shù)據(jù)。該功能主要用于在原型設(shè)計(jì)、最終生產(chǎn)和服務(wù)期間對(duì)器件進(jìn)行編程?？梢愿鶕?jù)需要修改可編程存儲(chǔ)器（閃存或 FRAM）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)。不同的 BSL 可提供與之通信的不同外設(shè)，例如 UART、I2C、SPI 或 USB。本文將對(duì)MSP430 FR2xx系列MCU與MSP432 P系列MCU的BSL進(jìn)行總結(jié)性對(duì)比。

1 MSP BSL總覽

圖1為MSP430 FR2xx_4xx系列MCU與MSP432 P系列BSL的總覽。本文將以最新的FRAM系列MCU MSP430FR235x/215x與MSP432P401R為例，對(duì)這兩款MCU的BSL進(jìn)行比較。

2 MSP430FR2xx與MSP432 P系列BSL比較

2.1 BSL 通用功能

2.1.1 BSL memory

對(duì)于MSP430FR235x/215x，其BSL代碼的memory存在于ROM中，大小為3kB，前2kB的地址區(qū)間為0x1000 - 0x17FF，后1kB地址區(qū)間為0xFFC00 - 0xFFFFF。因?yàn)樵摯a存在于ROM中，所以用戶不能修改。對(duì)于MSP432P401R，其BSL代碼的memory存在于Flash中，大小為8kB，地址區(qū)間為0x00202000 - 0x00203FFF。

對(duì)于MSP430FR235x/215x，如果要實(shí)現(xiàn)定制化的BSL，則需要占用FRAM中的部分資源來實(shí)現(xiàn)，MSP430FR2xxx的客制化BSL源代碼及工程文件見：MSP430FRBoot 1_01_00_00。MSP32的BSL代碼的起始地址可以通過Flash Mailbox中的BSL Start Address寄存器修改，見圖2。Flash中的代碼內(nèi)容也是用戶可以自定義修改的，MSP432P401R的BSL源代碼及工程文件見：MSPBSL_CustomBSL432 1_01_00_00。

2.1.2 BSL 配置

對(duì)于MSP432P401R，其BSL外設(shè)默認(rèn)端口引腳可以通過TLV進(jìn)行配置，具體配置數(shù)據(jù)如圖3，

同時(shí)，MSP432P401R支持用戶自定義配置，如BSL功能使能，I2C slave address及BSL invocation引腳及狀態(tài)配置等，具體配置見圖4。這些自定義配置通過Boot override flash mailbox實(shí)現(xiàn)。

2.1.3 BSL串行接口

對(duì)于MSP430FR235x/215x，BSL串行接口支持UART和I2C接口，對(duì)于MSP432P401R，其不僅支持UART和I2C接口，還支持SPI接口。

2.2 BSL協(xié)議

MSP430FR235x/215x和MSP432P401R使用的都是“5xx, 6xx”系列的協(xié)議，它們的command基本是相同的，BSL數(shù)據(jù)包格式如圖5，詳細(xì)數(shù)據(jù)包格式見BSL用戶手冊(cè)。需要注意的是，由于MSP432P401R的flash更大，其具有32bit的尋址空間，所以它還具有32位地址操作的BSL協(xié)議指令。另外，MSP430FR235x/215x的mass erase命令是不需要BSL密碼的，而MSP432P401R的mass erase，Sector erase命令都受BSL密碼保護(hù)。

2.3 BSL進(jìn)入方式

MSP430FR235x/215x和MSP432P401R BSL均有3中進(jìn)入方式：1、空片自動(dòng)進(jìn)入BSL；2、軟件調(diào)用；3、硬件時(shí)序進(jìn)入。

2.3.1 空片入口

指復(fù)位向量為全F時(shí)（MSP430FR235x/215x為0xFFFF，MSP432P401R為0xFFFFFFFF），BSL會(huì)被Bootcode自動(dòng)喚醒。復(fù)位向量放置的是用戶程序的首地址，如果復(fù)位向量為全F，則該芯片沒有用戶程序。Bootcode在執(zhí)行過程中通過檢測(cè)復(fù)位向量中的內(nèi)容確定該芯片是否為空片，如果為空片，則喚醒BSL。該功能可用于產(chǎn)品量產(chǎn)時(shí)，對(duì)芯片批量快速燒寫。

2.3.2 軟件調(diào)用

對(duì)于MSP430FR235x/215x，其BSL程序的入口地址為0x1000，將PC指針指向0x1000即可喚醒BSL。例程代碼如下：

__disable_interrupt(); // disable interrupts

((void (*)())0x1000)(); // jump to BSL

對(duì)于FRAM系列的MCU，這里有3點(diǎn)額外的注意事項(xiàng)：1、喚醒BSL前需要禁用總中斷；2、由于FRAM最高支持8MHz的時(shí)鐘頻率，在喚醒BSL前需要將MCLK的頻率設(shè)定為小于等于8MHz；3、BSL默認(rèn)使用的定時(shí)器Timer模塊如果在應(yīng)用程序中被調(diào)用，且沒有復(fù)位就進(jìn)入BSL喚醒程序，這樣就會(huì)影響B(tài)SL程序的執(zhí)行，所以需要在BSL喚醒前對(duì)該Timer進(jìn)行復(fù)位。

對(duì)于MSP432P401R，其BSL程序的入口地址默認(rèn)為0x00202000，同時(shí)其入口函數(shù)支持參數(shù)配置。需要注意的是，MSP432調(diào)用BSL程序前，也需要禁用總中斷。例程代碼如下：

#define BSL_PARAM 0xFC48FFFF // I2C slave address = 0x48, Interface selection = Auto

#define BSL_API_TABLE_ADDR 0x00202000 // Address of BSL API table

#define BSL_ENTRY_FUNCTION (*((uint32_t *)BSL_API_TABLE_ADDR))

MAP_Interrupt_disableMaster();

NVIC->ICER[0] = 0xFFFF;

NVIC->ICPR[0] = 0xFFFF;

NVIC->ICER[1] = 0xFFFF;

NVIC->ICPR[1] = 0xFFFF;

((void (*)())BSL_ENTRY_FUNCTION)((uint32_t)BSL_PARAM); // Call the BSL with given BSL parameters

2.3.3硬件時(shí)序進(jìn)入

對(duì)于MSP430FR235x/215x，其通過RESET和TEST腳的固定時(shí)序喚醒BSL，如圖6。

對(duì)于MSP432P401R，其可以通過啟動(dòng)階段用戶指定的IO的電平狀態(tài)來喚醒BSL。需要用戶提前對(duì)mailbox進(jìn)行配置。以P1.0腳高電平喚醒為例，其時(shí)序圖如圖7。

2.4 BSL工具支持

2.4.1硬件工具

BSL的官方硬件工具有MSP-BSL ‘Rocket’和MSP-FET，其主要是給MSP430FR235x/215x在非空片狀態(tài)下提供RST腳和TEST腳的硬件時(shí)序，來喚醒BSL。對(duì)于空片BSL喚醒，軟件BSL喚醒及MSP432的硬件輸入順序喚醒來說，其只需要一個(gè)UART就可以實(shí)現(xiàn)BSL下載。

2.4.2 軟件工具

BSL的官方軟件工具為BSL Scripter，其將用戶的命令及TXT格式的用戶代碼按照BSL協(xié)議的封包格式通過串行接口發(fā)送給芯片，或者將芯片中memory中的數(shù)據(jù)讀回。腳本文件中通過指令MODE FRxx或者M(jìn)ODE P4xx區(qū)分MSP430 FRAM系列或者M(jìn)SP432系列的MCU，其余命令部分可以通用。

2.5 BSL安全性

2.5.1 BSL密碼

對(duì)于MSP430FR235x/215x，其提供32 Bytes的BSL密碼保護(hù)，即當(dāng)BSL密碼正確時(shí)，才會(huì)執(zhí)行密碼保護(hù)的BSL命令。密碼所在地址為FRAM中0xFFE0到0xFFFF的地址，該地址區(qū)域也是硬件中斷的地址區(qū)域。一般情況下，編譯器會(huì)將中斷服務(wù)程序的首地址存放在中斷向量表中，而沒有用到的中斷向量，編譯器一般也會(huì)自動(dòng)映射到硬件錯(cuò)誤函數(shù)。所以，用戶在手動(dòng)修改BSL密碼時(shí)，需要注意不能修改程序中已經(jīng)使用到的中斷向量地址中的內(nèi)容。

對(duì)于MSP432P401R，其提供256 Bytes的BSL密碼保護(hù)，密碼所在地址為Flash中0x00到0x40的地址，該地址默認(rèn)也是中斷向量的地址。用戶在手動(dòng)修改時(shí)也需要注意和MSP430同樣的問題。

2.5.2 密碼錯(cuò)誤時(shí)執(zhí)行Mass erase

MSP430和MSP432均具有當(dāng)BSL密碼錯(cuò)誤時(shí)執(zhí)行Mass erase的功能。該功能增加了用戶調(diào)試的方便性，只需要發(fā)送一次錯(cuò)誤密碼，就能夠讓芯片自動(dòng)擦除memory，下次執(zhí)行BSL命令只需要發(fā)送默認(rèn)密碼（全F）即可。

在MSP430 FRAM系列MCU中，該功能的使能和禁用通過BSL signature配置，F(xiàn)RAM中地址區(qū)間為FF84h - FF87h。當(dāng)數(shù)據(jù)為全5時(shí)，BSL功能被禁用；當(dāng)為全A時(shí)，BSL受密碼保護(hù)，密碼錯(cuò)誤時(shí)的Mass erase功能被禁用，用戶在量產(chǎn)時(shí)可以使能該功能；當(dāng)為其他的值時(shí)，密碼錯(cuò)誤時(shí)的Mass erase功能被使能。

MSP432中，該功能是由BSL代碼實(shí)現(xiàn)的，如果要禁用該功能，需要用戶修改BSL源代碼。另外補(bǔ)充一點(diǎn)，MSP432 BSL支持payload加密功能。

審核編輯：何安