周李　錢龍

摘要：嵌入式設(shè)備經(jīng)常需要程序更新以進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和升級。該文結(jié)合在應(yīng)用編程（IAP）技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)設(shè)計(jì)出一個無線更新系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備程序的更新。其主要目標(biāo)是：在不接觸嵌入式設(shè)備的情況下，對設(shè)備進(jìn)行程序無線更新。這種更新方式可節(jié)約嵌入式設(shè)備成本，提高工作效率，是對傳統(tǒng)有線更新方式的一種創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：STM32；嵌入式設(shè)備；lAP；無線更新

中圖分類號：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）22-0212-02

隨著嵌入式設(shè)備廣泛應(yīng)用，各行各業(yè)對嵌入式設(shè)備的系統(tǒng)功能、性能的要求都在日益提高。開發(fā)者必須能夠針對客戶的需求及時方便地對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和升級，以延長系統(tǒng)的使用周期，改善系統(tǒng)的性能。顯然傳統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)的有線下載更新維護(hù)方式已經(jīng)不適應(yīng)了。鑒于此，本文對基于STM32微控制器的嵌入式系統(tǒng)軟件遠(yuǎn)程無線升級技術(shù)進(jìn)行研究，提出了一種已成功驗(yàn)證的無線升級實(shí)現(xiàn)方法。

1在應(yīng)用編程（IAP）

在應(yīng)用編程（In Application Programming，IAP）是指最終產(chǎn)品出廠后，由最終用戶在使用中對用戶程序部分進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)在線升級。IAP技術(shù)從結(jié)構(gòu)上將Flash存儲器映射為兩個存儲體，當(dāng)運(yùn)行一個存儲體上的用戶程序時，可對另一個存儲體重新編程，之后將控制從一個存儲體轉(zhuǎn)向另一個。IAP的實(shí)現(xiàn)程序需要由兩部分組成：1.引導(dǎo)程序（Boofloader），2.應(yīng)用程序（APP）。Bootloader負(fù)責(zé)更新程序的拷貝和跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序，必須通過其他手段，如JTAG或ISP燒人。APP運(yùn)行程序要實(shí)現(xiàn)的功能和更新程序的下載、保存?？梢允褂肐AP功能燒入，也可以和第一部分代碼一道燒入，以后需要程序更新是再通過第一部分IAP代碼更新。

2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要由STM32單片機(jī)，無線通訊模塊，上位機(jī)組成，系統(tǒng)組成如圖1所示。用戶操作上位機(jī)發(fā)送相應(yīng)的指令和所需要更新的程序文件（bin文件），無線通訊模塊負(fù)責(zé)將控制指令和更新程序從上位機(jī)傳送到STM32嵌入式設(shè)備，STM32接收到了正確的控制指令和更新程序后，開始運(yùn)行新的程序，接收順序不分先后。

3程序更新流程

開機(jī)時STM32單片機(jī)先運(yùn)行Bootloader程序，檢測片內(nèi)Flash（或者片外Flash或者FRAM）“程序更新標(biāo)志”是否置位，如果沒有，則直接跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序。應(yīng)用程序運(yùn)行時檢測無線模塊收到的數(shù)據(jù)命令，如果有程序更新指令，則接收程序，并保存到片內(nèi)Flash的靠后的代碼段（或者片外Flashl，接收保存完數(shù)據(jù)后，片內(nèi)Flash（或者片外Flash或者FRAM）“程序更新標(biāo)志”置位，然后重啟STM32單片機(jī)。STM32單片機(jī)重新運(yùn)行Boofload-er，此時Bootloader檢測到有程序更新標(biāo)志，則將片內(nèi)Flash的靠后的代碼段（或者片外Flash）的更新代碼拷貝回應(yīng)用程序代碼段，并復(fù)位更新程序標(biāo)志，然后跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序，至此程序更新完畢。

4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

單片機(jī)的選用STM32F103VET6。其采用ARM Cortex-M3架構(gòu)，擁有512KB程序內(nèi)存，64KB存儲器容量，最高可達(dá)72MHz的處理頻率，完全可以滿足此次設(shè)計(jì)要求。此外我們選取了市面上常見的HC-05主從一體藍(lán)牙模塊作為本次的無線通訊模塊。它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透傳，兩個藍(lán)牙模塊配對成功后（藍(lán)牙模塊上的指示燈雙閃），可以進(jìn)行全雙工通信。

5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)了一種無線更新的具體實(shí)施方案。該方案由Bootloader、APP1、APP2三者組成，三者之間的程序切換無需使用下載線重新下載，操作人員無需接觸開發(fā)板。該方案的設(shè)計(jì)思想如圖2。

Bootloader、APP1、APP2三者的軟件執(zhí)行過程如下：

1）Boofloader通過指令A(yù)跳轉(zhuǎn)到APP1，APP1通過指令D跳回到Bootloader。

2）APP1通過指令c跳轉(zhuǎn)到APP2，APP2通過指令B跳回到AFP1。

3）APP2通過指令E跳回Bootloader。

4）當(dāng)STM32嵌入式設(shè)備接受錯誤的控制指令時，程序不會執(zhí)行跳轉(zhuǎn)操作。Bootloader不能直接跳轉(zhuǎn)到APP2，必須要經(jīng)過APP1執(zhí)行。

5）當(dāng)APP2程序運(yùn)行時，要想繼續(xù)無線更新，需返回Boot-loader，在Bootloader的運(yùn)行過程中執(zhí)行程序的無線更新。新的更新文件會覆蓋APP1原來在Flash空間的存儲；或者返回APP1，在APP1的運(yùn)行過程中執(zhí)行程序的無線更新，新的更新文件會覆蓋APP2原來在Flash空間的存儲。

6總結(jié)

經(jīng)測試，整個無線更新系統(tǒng)可以完成實(shí)現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)STM32嵌入式設(shè)備的無線更新。該方法還可以減少嵌入式設(shè)備的維護(hù)成本、提高設(shè)備的工作效率。endprint