【dsPIC33E】Bootloader（一）Bootloader的介紹與Flash結構
對於嵌入式開發而言，Bootloader幾乎與作業系統同等重要，它可以讓我們擺脫MCU官方工具，定製自己的燒錄工具，不僅提高產品辨識度，同時也大大減少了對外引腳數量（例如相容通訊的Uart或CAN等，而不需要另外接JTAG）。
要開發Bootloader，相對於普通程式，是有一定難度的，這其中涉及到MCU的工作原理、內部儲存結構等，而且僅僅依靠C語言可能無法完成，有時需要配合彙編來精確執行特殊指令（例如Flash擦寫）。
一般MCU的機器碼都是儲存在Flash中，MCU啟動時PC指標會從內部Flash第一個地址開始讀取指令執行，這個過程我們一般無法干涉。但由於我們寫的程式碼存於Flash中，所以一旦從Flash啟動，後續操作就完全可以由我們來指定，我們可以指定程式執行位置。
對於低端MCU來說，我們可以通過在Flash初始的位置設定指令，來啟動內部不同flash區域的程式，以及燒寫程式到這些flash區域，這些操作集合叫做Bootloader。Bootloader承擔著使用者程式的燒寫以及跳轉。
對於高階MCU或者CPU來說，可以輕鬆對映外部儲存（外部Flash、U盤、硬碟等），MCU啟動後，我們可以指定其從哪個儲存啟動，甚至通過通訊介面接收資料儲存到這些外部儲存。這些操作集合在嵌入式作業系統中一般稱之為UBoot，在PC中稱之為BIOS，外部儲存一般存放的是作業系統。
實際上上述兩種功能是一樣，後者相對複雜一點，此處我們著重講述前者。
下圖為通用MCU帶Bootloader程式和使用者程式的Flash儲存結構：
常規Bootloader邏輯是這樣的：
1、開機Goto到Bootloader的Main函式
2、判斷是否有按鍵按下或者是否接收到通訊命令
3、若有操作，則停留在Bootloader，執行後續操作，例如燒錄程式
4、若超過一定時間未有操作或者命令，進入使用者程式
注意：
1、Bootloader應從Flash第二頁之後開始，避免擦除程式設計中斷向量表時，導致Bootloader缺失故障。
2、Bootloader中不要使用中斷，因為Bootloader和使用者程式共用中斷向量表，更新使用者軟體會重新修改IVT。
以下詳細介紹dsPIC33E系列Flash操作。
對於dsPIC33E系列，內部Flash儲存如下，對於部分低端MCU，部分割槽域（例如附屬快閃記憶體）是沒有的，詳細參考該MCU的Datasheet：
而以dsPIC33EP256GP506為例，很多空間被閹割了，實際flash結構如下：
下面講講如何在MCU執行時，對內部Flash進行擦除、程式設計（注意，建議不要對當前程式執行區域進行擦寫，會導致執行異常）。
Flash程式設計相比於EEPROM，要麻煩不少。
Flash程式設計採用的方式是與模式，即程式設計時，將資料與Flash地址上的資料與操作。因此，如果一個地址上的資料位不是全都為1，那麼程式設計該地址的結果就是錯誤的，所以我們在操作Flash時要有一個共識，即，同一個地址不應該被程式設計超過2次。我們可以在第二次程式設計前，將該地址所有資料位全部置1。
我們該如何在程式設計前將對應地址的資料位全部置1呢？
那就是擦除，Flash擦除會把對應區域的資料位全部置1。但是。。。擦除不能僅擦除一個地址的資料，而是必須擦除一頁的資料，那麼一頁的大小是多少呢？是1024個指令字，一個指令字為32位（實際24位，高8位為虛位元組，始終保持為0），由於dsPIC33E系列都是16位微控制器，因此每個指令字佔2個16位資料，佔2個地址，實際擦除的地址跨度為2048，即0x800。假設我們擦除0x000000，實際會擦除0x000000-0x0007FF，擦除其中任意地址，都會擦除該頁。
基於以上原因，若是我們要程式設計某部分flash資料，需要先將該頁內所有資料讀出來，然後擦除flash頁，再修改讀出來的資料，最後重新寫入該頁所有資料。
dsPIC33E系列程式設計功能體現在快閃記憶體控制暫存器NVMCON的NVMOP<3:0>中。通用功能如下，實際功能可能會有所閹割，參考對應資料手冊。
程式設計時可以進行行程式設計、字程式設計、單個配置暫存器位元組程式設計，一行為128個指令字，字程式設計為2個指令字，單個配置暫存器位元組程式設計比較特殊，不需要擦除，可以直接程式設計，但需要注意的是，程式設計配置字時，時鐘只能是FRC，不能帶PLL。能否進行行程式設計依賴於寫鎖存器長度，寫鎖存器在0xFA0000處，部分長度只有2個指令字，所以無法進行行程式設計。
針對我們使用的示例微控制器，dsPIC33EP256GP506，參考Datasheet我們發現：
這款微控制器功能閹割較多，只支援也擦除和雙字程式設計，其寫鎖存器只有2個指令字。同時，這款微控制器的無法程式設計配置字，所以在更新使用者程式時，不能通過Bootloader燒寫配置字。
最後，需要提醒的是，由於配置字在使用者儲存區域最後一頁，擦除最後一頁會觸發程式碼保護，所有地址資料全部清零。以dsPIC33EP256GP506為例，0x02A800之後的地址不能擦除。
本節到此結束，下一節將剖析dsPIC33E系列程式編譯後的Hex檔案。