MSP430串行寫入BOOTSTRAP與加密熔斷功能

MSP430串行寫入BOOTSTRAP與加密熔斷功能

摘要：BOOTSTRAP用于在MSP430設計開發及系統更新時對Flash存儲器的編程。它可以用經串口協議的命令來激活，使得用戶可以通過PC控制MSP430，并實現數據交換。燒斷Flash的熔絲是用來保護用戶在Flash中的程序代碼。本文主要介紹我們制作的BOOTSTRAP這一開發工具的功能、軟硬件結構以及熔斷工具的制作方法。

引 言

　　對于MSP430單片機的開發調試有多種技術方案，例如EPROM方式、OTP方式、仿真開發系統方式、JTAG和BOOTSTRAP方式。BOOTSTRAP（又名BootStrap Loader，簡稱BSL）可與另一種Flash仿真工具JTAG控制器配合使用。對于Flash型的MSP430單片機初期開發進行的仿真，只需要1臺PC機和1個FET(Flash Emulator Tool)的JTAG控制器即可實現。進入產品級開發階段，為了保護用戶代碼，燒斷Flash的保護熔絲以后就無法再通過JTAG口訪問單片機，這時用戶對Flash中的程序再進行檢查或更新就只能通過BOOTSTRAP進行。不用擔心用戶代碼會泄露，BOOTSTRAP提供了32字節256位的密碼保護，能完全確保代碼的安全性。

　　BOOTSTRAP的硬件制作并不費力，只要與調試環境軟件配合（TI網站提供免費下載限制功能的軟件，不過用戶可以輕松地制作完全功能軟件），就能很方便地構建自己的開發環境。對于熔斷的方法，從以前TI公布的資料看，只要在功能引腳上施加一個6.5V左右的電壓數ms就可以了。當然，各類芯片熔斷的方法也有一些差異。但是，除了11x系列的單片機有人用這種方法試驗成功外，對其余系列的單片機無法實現，甚至有毀壞芯片的可能。現在，隨著為TI公司的各類FET仿真器及BOOTSTRAP開發工具的相繼推出，在一篇TI資料中，給出了MSP430熔斷的方案和指令結構，這樣，我們用DIY的完全功能開發調試系統就可以構建成功了。

圖1和圖2

1 BOOTSTRAP的功能與啟動

　　通過BOOTSTRAP可以訪問單片機的全部存儲器，包括程序Flash、ROM、RAM，并可對其進行擦除、讀寫。它能用于批量下載程序，監測程序使用情況和各個變量與寄存器的使用情況，并可對其進行修改。因此，使用BOOTSTRAP能夠方便地進行軟件升級。

　　用戶燒斷Flash熔絲的目的在于保護程序代碼，通過BOOTSTRAP讀取MSP430，需要32字節即256位的密碼口令；但是，BOOTSTRAP又表現了其極大的靈活性，其功能分為需要密碼保護的功能與不需要密碼保護的功能。其中，受密碼保護的操作有從MSP430的存儲器中讀數據、寫數據、Flash段擦除和讀取程序計數器；不受密碼保護的操作就是接收密碼口令與Flash全擦除，擦除之后32個字節的密碼口令全為0xFFH。這樣使得用戶的程序代碼受到完全的保護，而且芯片也能保持應用的靈活性。

　　對于MSP430系列Flash型單片機，依靠RST/NMI引腳與TCK引腳（有的型號如MSP430F11x1使用TEST引腳）和一定的時序就進入標準的復位過程，即使用地址0FFFEH處的RESET向量，然后進入正常的程序入口。改變RST/NMI引腳與TCK引腳的時序配合，就可以啟動BOOTSTRAP，即地址0C00H處的BSL RESET向量用做程序入口，單片機執行BOOT ROM里的程序。MSP430F13x/14x的正常復位時序如圖1所示，BSL復位時序如圖2所示。

　　如果發生以下情況，則不能啟動BSL：

　　◇ 在RST/NMI引腳保持為低時，TCK引腳上出現的上升沿少于2個；

　　◇ 當RST/NMI引腳電平從低跳變到高時，TCK引腳還是保持為高；

　　◇ JTAG接口已控制了MSP430的資源；

　　◇ 因Vcc下降引起POR（復位）。

　　退出BOOTSTRAP時，要釋放單片機的程序計數器PC，有兩種情況：一種是在BSL中使用加載PC命令，從指定的程序地址繼續執行；另一種是用標準的RESET序列強制使MSP430用0FFFEH的向量地址開始執行程序。

圖3

2 BOOTSTRAP的軟硬件結構

2.1 BOOTSTRAP的硬件結構

　　BOOTSTRAP硬件完成PC機和MSP430單片機通信的接口功能，主要由電源供電、信號接口和電平轉換幾個部分構成。

　　MSP430采用的是3.3 V電源，BOOTSTRAP可以采用外部給單片機供電再將電引到BOOTSTRAP板上，或直接利用PC機串口的電壓再轉換成3.3 V的方案。利用PC機串口電壓的方案由于不需要外部供電，適用于批量下載、修改程序，使用方便。PC機通過串口和MSP430通信，串口用的是232電平，MSP430單片機用的是3.3 V的供電系統，因此存在一個電壓轉換的問題。對于電壓轉換，TI公司提供兩個系列的電壓調整芯片TPS770xx和TPS760xx系列。這兩款芯片都能滿足輸入從 -0.3~13.5 V，穩定輸出50 mA 電流1.2~5 V的要求。

　　BOOTSTRAP使用的信號線與串口信號線的對應情況如表1所列。信號線與MSP430系列引腳的對應情況如表2所列。

表1

引腳名全名（PC）BSL對應接口功能RxDReceive data發數據到PCTxDTransmit data從PC收數據（負電壓）DTRData terminal ready復位控制（正壓）RTSRequest to sendTEST或TCK控制（正電壓）GNDGround地

表2

信號線MSP43011x(1)系列F14x/F13x系列F4xx系列TXDP1.1P1.1P1．0TCK不連TCKTCKRXDP2.2P2.2P1.1RSTRST/NMIRST/NMITST/NMITSTTest

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