基于Labview的Bootloader上位機(jī)實(shí)現(xiàn)

田洪杰 孔微

【摘? 要】Labview在測控領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其圖形化的編程方式較傳統(tǒng)的文本編程方式入門難度更低。本文使用Labview編寫上位機(jī)實(shí)現(xiàn)了對S19文件的解析、數(shù)據(jù)的收發(fā)，并結(jié)合下位機(jī)底層Bootloader程序?qū)崿F(xiàn)了對控制器程序的刷寫。

【關(guān)鍵詞】虛擬儀器;Labview;Bootloader

1.技術(shù)背景

Labview是美國NI公司推出的一款圖形化的編程環(huán)境，不同于傳統(tǒng)的文本編程環(huán)境，Labview通過拖拽連線的方式進(jìn)行編程，軟件內(nèi)置了大量的功能組件，工程師可以通過對這些組件的組合快速的實(shí)現(xiàn)所需的軟件功能。 在使用Labview編程時，后端功能邏輯可以與前端界面同步開發(fā)，大大提高了編程效率，在SpaceX火箭的地面測控系統(tǒng)中就使用了Labview來編寫GUI界面用于發(fā)射和控制。本文使用Labview開發(fā)了一款車載控制器的Bootloader上位機(jī)系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了對MC9S12XS128控制器的程序刷寫，以此來探索Labview在控制器測試開發(fā)中的應(yīng)用。

2.總體設(shè)計

Bootloader 上位機(jī)主要功能是將編譯完成的程序數(shù)據(jù)刷寫到控制器的指定內(nèi)存區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對控制器程序的更新。上位機(jī)讀取程序文件，并將文件解析成數(shù)據(jù)和對應(yīng)的刷寫地址，通過通用接口將這些指令發(fā)送給控制器，控制器的底層Bootloader服務(wù)程序在芯片級實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的更改。軟件后臺總體分為S19文件解析、USBCAN協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)刷寫等幾個功能塊。

3.S19 文件解析

S19文件是飛思卡爾公司推出的一種數(shù)據(jù)存儲格式，文件以文本格式存儲了編譯后的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)存放地址。S19文件在每一行數(shù)據(jù)（又稱記錄）的起始都用標(biāo)明了本行的數(shù)據(jù)類型。在上位機(jī)書解析文件時，關(guān)心以S1開頭的行即可。以下面的行為例：

S105FF7AC019A8

“S1“表明本條記錄存儲的地址值長度為2字節(jié)，”05“表示數(shù)據(jù)長度，”FF7A“為數(shù)據(jù)起始地址，”C019“為從起始地址開始需要寫入存儲區(qū)的數(shù)據(jù)，”A8“為校驗(yàn)位。在Labview編程時，使用“讀取讀取文本文件”VI可以方便的讀取S19文件，使用“截取字符串“VI可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行截取，從而對S19文件進(jìn)行解析。

在控制器執(zhí)行內(nèi)部存儲區(qū)刷寫操作時，每次操作是以扇區(qū)為單位進(jìn)行的。程序數(shù)據(jù)有時并不能完整的填充一個扇區(qū)，這時需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)齊，補(bǔ)齊時使用“FF“進(jìn)行填充。補(bǔ)齊扇區(qū)的思路為：先檢測數(shù)據(jù)長度，如果數(shù)據(jù)長度不能被扇區(qū)長度整除，那么在數(shù)據(jù)的末尾使用”連接字符串“VI對數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)齊。程序部分框圖如下。

4.Boot loader協(xié)議

上位機(jī)與控制器通過CAN接口通信，通信應(yīng)用層協(xié)議如下，通過前兩字節(jié)的口令對數(shù)據(jù)功能進(jìn)行了定義。上位機(jī)將S19文件解析后，結(jié)合口令向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)指令。在控制器接收到指令后，可以根據(jù)指令執(zhí)行不同的內(nèi)存操作，從而實(shí)現(xiàn)程序的更新操作。

5.USBCAN通訊卡協(xié)議轉(zhuǎn)換

上位機(jī)使用的是北方半島儀器的USBCAN通訊卡，由于廠家沒有提供Labview版本的二次開發(fā)包，需要根據(jù)通訊卡的接口協(xié)議編寫一個簡單的協(xié)議轉(zhuǎn)換程序。通訊數(shù)格式為：FrameHead +Data+CheckSum+FrameTail，控制符為0xA5， FrameHead為連續(xù)的兩個0xAA， FrameTail為連續(xù)的兩個0x55，如果Data中含0xA5、0xAA、0x55（即特殊字符），則在發(fā)送該字符之前添加一個控制符0xA5。CheckSum為8位校驗(yàn)和，即Data的所有數(shù)據(jù)之和的低八位。程序框圖如下。

6.用戶操作設(shè)計

上位機(jī)的用戶交互操作并不是很多，只需要選擇端口、選擇S19文件和點(diǎn)擊刷寫按鈕。在程序的框圖中使用事件結(jié)構(gòu)來相應(yīng)用戶操作即可，另外在上位機(jī)中還加入了連接控制器等功能，以確認(rèn)上位機(jī)與控制器的通訊狀態(tài)。上位機(jī)的最終界面如下。

7.結(jié)束語

經(jīng)測試使用Labview開發(fā)的上位機(jī)系統(tǒng)在實(shí)際使用中能夠正確的對控制器程序進(jìn)行刷寫，達(dá)到了預(yù)期要求。與傳統(tǒng)的文本編程語言相比此次開發(fā)所用時間較傳統(tǒng)編程語言縮短50%以上，圖形化的編程方式更加直觀，更改也更加容易。

參考文獻(xiàn)

[1]陳樹學(xué)，劉萱. LabVIEW寶典[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2011，1-602.

[2]混合動力汽車電機(jī)控制器硬件設(shè)計與CAN通信[J]. 彭朝亮，馮國勝，袁新華.? 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2017（03）.

[3]王宜懷，曹金華. 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計實(shí)戰(zhàn)——基于飛思卡爾S12微控制器 [M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011：289-313.