分享一下我对官方ISP DEMO的理解

captai*** · 发表于 2025-8-22 17:34:39

附件：stc_isp_demo-0.0.1.zip

-1. github仓库

stc_isp_demo

0. STC CPU 启动过程

上电后，执行STC自带内部ISP程序，没有检测到上位机要求下载的串口指令时，转入用户程序.

PC=0000H，即从 ROM空间第 0字节取指令执行（也可以类比为 stm32 的 Reset_Handler 即复位中断入口），一般这里是 02 addr16 即 LJMP addr16长跳转指令，addr16 处一般是 STARTUP.A51 的内容，
如初始化 idata, 设置 sp 等，然后执行 LJMP ?C_START 跳转到用户的 main 函数.

此时我们可以接管 CPU了，可以编写一个专用的 BOOTLOADER 程序来进行 UART/USB/CAN 等通信, 以 IAP 更新 USER_APP——真正的业务程序，以设置标记、检测某个 PIN、检测 USER_APP 是否合法等方式来决定是要跳转到 USER_APP 还是继续停留在 BOOTLOADER 等待上位机更新.

有两处重点：

合理划分 BOOTLOADER/USER_APP 的空间
将中断重定向到 USER_APP 空间

其中1可以使用 STC 的官方下载软件 AiCube-ISP 来设置用户 EEPROM 大小，

2可以用汇编在原中断地址入口（中断入口地址是芯片厂家决定的，不过一般都是在8051中断地址的扩展和小改）处写一条 LJMP #USER_ISR_ADDR 来跳转到 USER_APP 的中断函数.

下面我将在 STC 官方示例 STC-Official-user-UART-ISP-bootloader-demo-STC8H8K64U-series 的基础上逆向其串口协议、修改代码风格、增添一些功能.

1. common.h

/**
 * chip: STC8H8K64U
 * ram: 256B idata, 8KB xdata
 * flash: 64KB
 *   - 4KB for bootloader
 *   - 60KB for application
 */

#ifndef __COMMON_H__
#define __COMMON_H__

// #define MAIN_Fosc 11520000UL
// #define MAIN_Fosc 12000000UL
// #define MAIN_Fosc 22118400UL
#define MAIN_Fosc 24000000UL

#define STC_RAM_SIZE 0x2000  // STC8H8K64U has 8KB xdata

#define LDR_SIZE 0x1000     // bootloader flash space = 4KB
#define LDR_VERSION 0x0100  // bootloader version 1.0

#define DFU_TAG 0x12ABCD34UL  // force DFU mode
#define DFU_ADDR (STC_RAM_SIZE - sizeof(DFU_TAG))

#endif /* __COMMON_H__ */

由于 8H8K64U的主频是 AiCube-ISP 设置的，所以 BOOTLOADER 和 USER_APP 只能使用相同的主频.

FLASH 地址划分也是 AiCube-ISP 设置的，所以这里先定义好 LDR_SIZE 即 BOOTLOADER 占用的 FLASH 空间大小，方便 BOOTLOADER 更新 isr 重映射计算和 USER_APP 的 INTVECTOR/CLASSES 计算.

由于使用了 KEIL自带的 STARTUP.A51, XDATALEN EQU 0，所以芯片软复位时不会初始化 XDATA，即可以在 8KB RAM 的结尾即 DFU_ADDR处设置一个 dfuflag，一旦 USER_APP 检测到了某个引脚变化、收到了串口指令等任何要触发更新 USER_APP的动作，USER_APP 即可设置 dfuflag = DFU_TAG并复位，BOOTLOADER 检测到 dfuflag == DFU_TAG 则停留在 BOOTLOADER 等待上位机下载指令而暂时不跳转到 USER_APP.

2. BOOTLOADER

BOOTLOADER 要实现：

重映射 ISR
检测是否要跳转到 USER_APP
接收上位机下载指令更新 USER_APP

2.1 ISR 重映射

为了方便调整 FLASH 空间划分，编写了 update_isr.sh ：

#!/bin/bash

set -e

CURRENT_DIR=$( cd "$(dirname "${BASH_SOURCE[0]}")" ; pwd -P )
cd ${CURRENT_DIR}

COMMON_H=${CURRENT_DIR}/../common.h
ISR_ASM=${CURRENT_DIR}/src/isr.asm

# parse LDR_SIZE from COMMON_H like `#define LDR_SIZE 0x1000  // bootloader flash space`
LDR_SIZE=$(grep -oP '#define LDR_SIZE \K[0x0-9A-F]+' ${COMMON_H})

echo "LDR_SIZE=${LDR_SIZE}"

# convert the LDR_SIZE from `0xXXXX` to `XXXXH`
LDR_SIZE_HEX=$(printf "%04XH" ${LDR_SIZE})
echo "LDR_SIZE_HEX=${LDR_SIZE_HEX}"

# replace LDR_SIZE in ISR_ASM like `LDR_SIZE EQU 1000H`
sed -i "s/LDR_SIZE EQU .*/LDR_SIZE EQU ${LDR_SIZE_HEX}/" ${ISR_ASM}

可以使用 git-bash 调用，来从 common.h 处定义的 LDR_SIZE 计算重映射 ISR 的基地址并更新 isr.asm:

LDR_SIZE EQU 1000H

MAPISR MACRO ADDR
CSEG AT ADDR
LJMP LDR_SIZE + $
ENDM

MAPISR  0003H
MAPISR  000BH
MAPISR  0013H

...

END

2.2 跳转 USER_APP

应跳转时执行：

((void(code *)())(LDR_SIZE))(); // LJMP #LDR_SIZE, from here the CPU is running application code

即可

2.3 串口 IAP

协议参考 protocol.h 和 protocol.txt

3. USER_APP

重点是在编译时设置 INTVECTOR 即中断向量基地址为 LDR_SIZE，在链接时设置 CLASSES，将生成的代码放在 LDR_SIZE之后.

来看一下 DEMO_APP.HEX

生成的第一条指令位于 0000H, 机器码为 02 100EH，所以我前面说可以类比为 STM32 的 Reset_Handler，但51并不把 0000H认为是复位中断入口地址，仅仅是上电第一条指令的取指地址.

可以看到 1003H 为 INT0 中断，由于 DEMO_APP没写该中断，指向了错误的地址 0800H，不知道 C51 是怎么处理的.
100BH 为 TIMER 0 中断，指向 111B 是正确的.

这种偏移量分布的 HEX是不能直接交给 BOOTLOADER 来烧写的，BOOTLOADER 的 IAP 操作基地址是 0，会被映射到真实 FLASH空间的 LDR_SIZE处，因此要先将 HEX转换为 bin格式，且将第一行的位于 0000H 的 02 10 0E 代码移动到 1000H 处，与后面的组合起来，再整体前移 1000H，就得到了可以用来烧写的 bin 数据.

4. PROGRAMMER

有了理论+协议，就可以编写一个自己的烧录软件了，当然只能用于已经烧录好 BOOTLOADER 程序的情况.

点击 Open 打开 DEMO_APP.HEX, 转换为 bin 后是如下分布：

再点击 Patch 将 1003H 处的代码整体前移 1000H ，就得到了可以直接烧写的数据：

连接串口，Erase All 再 Program, Reboot，USER_APP 可以正常运行.

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