OneBitLoaderの製作

ブートローダ（OneBitLoader）の製作

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１． はじめに
　ＰＩＣのプログラム書込み時間は数十秒で済み、一昔前にマイコンで２７３２等にプログラムを書いていた頃に比べたら隔世の感があります。
　しかし、「１ＢＩＴ　Ｉ／Ｏでのシリアル送受信実験」のページで紹介した１ビットシリアル通信を使ってディバッグしながらＰＩＣライタでプログラムを更新するためには、シリアルケーブルの繋ぎ替えが必要であり、またＰＩＣ自体の抜き差しも必要で不便でした。

　そこで１ＢＩＴシリアル通信を使ったPIC16F88用のブートローダを作成しました。シリアル通信はソフト制御なので好きなＩ／Ｏピンを割り振ることができ、プログラム更新とディバッグとでケーブルの繋ぎ替えもＰＩＣの抜き差しも必要なくなるのでディバッグ環境がかなり改善されます。

　今回は勉強も兼ねてパソコン側のソフト開発環境としてマイクロソフトのホームページから無料でダウンロードできるVisual C++ 2005 Express Editionを使いました（自前でVC6は持っているのですが）。
　ガベージコレクションでメモリ領域が管理されたことで開放忘れを気にせずにプログラムできるのは良いのですが、慣れていないせいもあってヘルプを引き引きのんびりと作りました（VC6で作った方が絶対早かったでしょう・・まぁ馴れれば．Ｎｅｔ環境でも効率が上がるのでしょうが）
２． 特徴
主な特徴は次のとおりです。
１） ＰＣとの通信は１ビットのＩ／Ｏで行っており通信自体もソフト制御なので、ブートローダには任意のＩ／Ｏピンを一つだけ割り振るだけでよい。MCLRピンについても特に制約はありません。
２） ローダー自体のサイズは非常にコンパクト（１３３ワード）で、０Ｆ７ＢＨ〜０ＦＦＦＨのアドレスに収められていてアプリケーション側のプログラムサイズをあまり圧迫しません。
３） アプリケーションプログラム側では００００Ｈ〜０Ｆ７ＡＨまでの領域を使用可能です。多くのブートローダは最初の００００Ｈ〜０００３Ｈを指定のコードにする等の条件が必要ですが、本ブートローダはそのような制約はありません。
４） ロード対象はアプリケーションのコードのある領域のみであり、かつＥＥＰＲＯＭ領域は無視するのでロードが非常に高速です。
５） ＰＣ側のプログラムでは設定条件を自動保存し、次回起動時に設定内容を受け継ぎます。また、ＨＥＸファイルの指定はエクスプローラからのドラッグ＆ドロップに対応しています。（マイクロソフトのホームページから無料でダウンロード可能なVisual C++ 2005 Express Edition環境で開発）
６） ＰＣ側のプログラムでディバイス依存のパラメータは定義ファイルで設定するようにしているので他のフラッシュタイプのＰＩＣに対しても適用が容易（なはず）。
→16F88に内蔵のUSARTに対応。ブートローダサイズが、９１ワードとブートローダとしては世界最小クラスになりました（アプリケーションからは0x0000〜0x0fa4の範囲が自由に使えます）
2008/11/23追記
３． 使用方法
　本ブートローダを使用するためには、ＰＩＣ側ハードウェアがパソコンとシリアル通信できることが基本条件です。
　「１ＢＩＴ　Ｉ／Ｏでのシリアル送受信実験」のページで紹介している１ｂｉｔ通信用のハードウェアを作成することを推奨します（ディバッグにも役立ちます）。 　ＭＡＸ２３２等のＩ／Ｆ用ＩＣを使ったインターフェースでも使用可能です。

　本ブートローダの使用手順は

１） ハードウェア条件
　PIC16F88側でパソコン側とシリアル通信可能なインターフェースを準備する。（「１ＢＩＴ　Ｉ／Ｏでのシリアル送受信実験」で紹介したＩ／Ｆの使用を推奨）
　通常の２ビットを使ったシリアルインターフェースでも使用可能です。
２） ＰＩＣ側ローダプログラムの準備
　１６Ｆ８８内蔵のUSARTを使う場合は16F88RS9600.hex、ソフトウェアシリアル通信（使用ポートはPORTA.7）を使う場合は16F88SW9600.hexがそのまま使えます。
　シリアル通信に使用するＩ／Ｏピンを変更する場合は、条件に応じてＰＩＣ側ソースプログラム「Serial.h」内の
　　　　　bit RS232_OUTBIT @ PORTA.7;
　　　　　bit RS232_INPBIT @ PORTA.7;
　　　　　#define RS232C_SET_INP TRISA.7=1;
　　　　　#define RS232C_SET_OUT TRISA.7=0;
の４箇所を設定し（上記サンプルはＲＡ７ポートで入出力する例）、BKD社のfreeのCコンパイラ（CC5X）でコンパイルしｈｅｘファイルを作成します 。
　尚、ＭＡＸ２３２等を使用している場合はシリアル信号が反転するので「SERIAL_POLARITY」を「１」でdefineするようにしてください。
　またconfigワードを変更する場合は「OneBitLoader.c」内のconfig定義部分を変更して下さい。ディフォルトとして内蔵クロック(2MHz）使用に設定してあります（この場合シリアル通信速度は９６００ｂｐｓ）。
　「１ＢＩＴ　Ｉ／Ｏでのシリアル送受信実験」で紹介したＩ／Ｆを使いＲＡ７でシリアル通信する場合には公開しているｈｅｘファイルがそのまま使えます。
３） パソコン側ソフトのインストール
公開している
　・OneBitLoader.exe　パソコン側のブートローダソフト本体
　・OneBitLoader.ini　設定ファイル
　・16F88.def　ソフトウェアシリアル通信用定義ファイル
　・16F88SW9600.hex　ＰＩＣ用ｈｅｘファイル（ソフトウェアシリアル通信用）
　・16F88R.def　USART通信用定義ファイル
　・16F88RS9600.hex　ＰＩＣ用ｈｅｘファイル（USART通信用）
を同じディレクトリに入れます。インストール作業はこれだけです（レジストリ設定はしていませんのでアンインストールする場合はこの３つのファイルを削除するだけです）
　但し、ＰＣ側ソフトはVisual C++ 2005 Express Editionで開発しているため、動作させるためには　.NetFramework2.0　環境が必要です。インストールしていない場合はマイクロソフトのホームページからダウンロードしインストールして下さい。
４） ＰＩＣへのブートローダの書込み
　ＰＩＣライタを使って作成したブートローダｈｅｘファイルをＰＩＣへ書き込みます。
　ＲＳ−２３２ＣケーブルでＰＣとＰＩＣを接続し、ハイパーターミナル等の通信ソフトを起動します(シリアルのモードは8bit、no parity、stopbit=1、配布版での通信速度は9600bps)。この状態でPIC側の電源を入れると「８」または「９」の文字が一個送信され、その後、ターミナルソフト側からのキー入力文字がエコーバック表示されれば動作確認ｏｋです。
　一度ＰＩＣにブートローダーを書き込めば、その後はＰＩＣライタなしでアプリケーションの書き換え（下記５項の手順）が可能になります。
５） アプリケーションプログラムのロード
　OneBitLoader.exeを起動すると右のようなウィンドが表示されます。
　"** start"以降のメッセージはこの時点では表示されません。

・「HexLoad」ボタンでhexファイル指定（またはエクスプローラからドラッグ＆ドロップ）
・Serialの通信速度とポートを指定
・Deviceは現時点では16F88、16F88Rがそれぞれソフトウェア通信、USART通信に対応するので該当するものを選択します。

の設定後、「Write」ボタンを押し、５秒以内にＰＩＣ側の電源を入れるかリセットするとＰＩＣへのダウンロードが開始します。
　ダウンロード完了後、ダウンロードしたアプリケーションが自動的に起動されます。
　パソコン側で「Write」ボタンを押していない状態でＰＩＣを起動した場合は約200ms後に既にダウンロード済みのアプリケーションが起動されます（ＰＣを繋げずにＰＩＣ側の電源を入れた場合も同様）。
　再度アプリケーションをダウンロードする場合は５）の手順だけでｏｋです。
　ダウンロードしたアプリケーションはＰＩＣ内フラッシュメモリに書き込まれますのでＰＩＣ側の電源を切って消えません。
４．ダウンロード
本ソフトウェアのダウンロードはここをクリックしてください。
５．その他
１） １６Ｆ８８以外のディバイスを追加したい場合、ＰＣ側のソフトに関してはOneBitLoader.ini内の「DEVICES = 16F88」の行の末尾に「, xxxxx」を追加し、xxxxx.defを「16F88.def」にならって作成すれば、Deviceのコンボボックスに追加され選択可能となります（xxxxxは追加するディバイス名）。PIC側のプログラムはFlashRomタイプのPICであれば移植は容易なはずです。


[history]
2008/11/23
　Ver 0.0.5 		１６Ｆ８８に内蔵のシリアル通信機能（ＵＳＡＲＴ）に対応。従来のソフトウェア通信の場合のブートローダサイズをダイエット。
注意：バージョンアップはＰＩＣ側とＰＣ側の両方行ってください
2008/10/04
　Ver 0.0.4 		ＰＣ環境により、動作しないという報告を頂きましたので、ＷｉｎＸＰで再コンパイルしました。（前回はＷｉｎ２Ｋでコンパイル）
2008/04/19
　Ver 0.0.3 		Vcc5V時の安定化のために配布版の通信速度を19200bpsから9600bpsに変更
　（通信速度を下げても予想に反して書込み時間はほとんどかわらず（EEPROM書込み自体に時間がかかっているということでしょう））
　　0000hにgoto 1のようなコードはうまく動作しませんでしたが今回対応しました。（大久保様　バグレポートありがとうございました）
注意：バージョンアップはＰＩＣ側とＰＣ側の両方行ってください
2006/02/12
　Ver 0.0.2 		初期化処理を含まない部分的なコードの書込みに対応
2006/01/22 more shorter code and modify receive error function by T.Satoh
2006/01/09 first published by T.Satoh
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