淺談STM32用戶基于IAP的程序更新技術(shù)

張航

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，STM32也需要不斷的進(jìn)行更新、升級(jí)，才能跟上時(shí)代的發(fā)展?；诖?，本文通過對(duì)介紹IAP的寫入途徑，從IAP技術(shù)工作的基本過程、中斷處理方式、IAP技術(shù)實(shí)現(xiàn)程序更新的關(guān)鍵點(diǎn)等方面論述了IAP技術(shù)在STM32程序更新中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：STM32用戶；IAP；程序更新技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.123

0 前言

在開發(fā)嵌入式系統(tǒng)時(shí)，最終的目的都是將編寫好的結(jié)構(gòu)代碼下載到預(yù)定的微控制芯片上。對(duì)于微控制片來說，大部分生產(chǎn)廠家的下載方式都是不同的?，F(xiàn)階段，在對(duì)用戶程序進(jìn)行加載時(shí)，所采用的方式大多是在線編程。很多生產(chǎn)芯片的公司將用戶更新程序中的方式和接口進(jìn)行開放式設(shè)計(jì)，以此使整個(gè)系統(tǒng)能夠安全可靠的運(yùn)行，同時(shí)提高其可維護(hù)性。

1 IAP寫入途徑

IAP的寫入途徑主要有三種：

第一，從串口寫入。從串口寫入是指在程序升級(jí)時(shí)，所需的固件是從串口寫入產(chǎn)品的。這種方法的使用，在開發(fā)引導(dǎo)程序過程中是比較簡單的，不用在額外的添加其他的文件系統(tǒng)，只需要將串口驅(qū)動(dòng)加入即可。從串口寫入的方法也有一定的缺點(diǎn)，在升級(jí)固件時(shí)，需要串口軟件、PC機(jī)以及串口線等，這些裝備很多用戶都不具備，應(yīng)用范圍比較小，同時(shí)操作的難度也是比較大的。第二，從U盤或者SD卡寫入。從U盤或者SD卡寫入是指在升級(jí)固件之前，先用U盤或者SD卡將固件拷貝下來，然后直接進(jìn)行升級(jí)操作就可以將固件升級(jí)。這種方法的使用，使用這種方法的缺點(diǎn)是所需要的代碼數(shù)量比較多，程序的開發(fā)引導(dǎo)比較復(fù)雜，需要的存儲(chǔ)空間比較大。如用U盤時(shí)，需要將USB協(xié)議和文件系統(tǒng)嵌入程序中；在用SD卡時(shí)需要將SD卡中的驅(qū)動(dòng)程序和文件系統(tǒng)嵌入到程序中。第三，從網(wǎng)絡(luò)直接升級(jí)。從網(wǎng)絡(luò)上直接升級(jí)的應(yīng)用對(duì)于用戶來說是最方便的，在升級(jí)過程中，并不需要使用任何設(shè)備。產(chǎn)品在聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，IAP技術(shù)會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)升級(jí)。但是這種方法的應(yīng)用也有一定的缺點(diǎn)，在程序開發(fā)引導(dǎo)過程中，所需的代碼數(shù)量非常多且比較復(fù)雜。

2 IAP技術(shù)在STM32程序更新中的應(yīng)用

2.1 IAP技術(shù)工作的基本過程

IAP有兩部分項(xiàng)目代碼，其一是引導(dǎo)程序代碼；其二是產(chǎn)品功能程序代碼。其中在開發(fā)引導(dǎo)程序時(shí)，是需要利用專門的設(shè)備寫入的，如JTAG和串口等，這樣在開發(fā)過程中，需要寫的代碼數(shù)量就會(huì)大大降低，同時(shí)節(jié)省了存儲(chǔ)空間；在開發(fā)產(chǎn)品功能程序時(shí)，上述的三種寫入方法都可實(shí)現(xiàn)。這兩個(gè)程序在燒錄時(shí)，必須是同時(shí)的且在User Flash中。當(dāng)芯片通電之后，IAP技術(shù)的基本工作過程如下：第一步，引導(dǎo)程序開始運(yùn)行；第二步，對(duì)STM32中的代碼進(jìn)行檢查，檢查之后，識(shí)別出那些代碼需要更新；第三步，如果檢查之后，發(fā)現(xiàn)STM32中的代碼沒有需要更新的，那么就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)接到第五步；第四步，檢查需要有更新的代碼，會(huì)執(zhí)行更新任務(wù)，利用U盤、SD卡等寫入方式將固件升級(jí)，用戶只需要有U盤或者SD卡就可以完成升級(jí)，操作起來非常的簡單，且比較方便。然后存儲(chǔ)到User Flash中；第五步，如果沒有需要更新的代碼，那么會(huì)直接執(zhí)行產(chǎn)品功能程序代碼。

2.2 IAP中斷處理

在User Flash中，存在兩個(gè)程序，在開機(jī)之后，設(shè)備默認(rèn)的執(zhí)行順序是先從引導(dǎo)程序開始，因此需要更改產(chǎn)品功能程序的中斷向量。例如：在對(duì)STM32F4系列進(jìn)行更新過程中，它的內(nèi)部閃存地址起始于0x08000000，文件開始執(zhí)行時(shí)，以此地址為起點(diǎn)。在運(yùn)行過程中，會(huì)經(jīng)過以“中斷向量表”，這個(gè)中斷向量表起到響應(yīng)中斷的作用。在程序啟動(dòng)之后，IAP技術(shù)會(huì)在表中將復(fù)位中斷向量取出，然后執(zhí)行復(fù)位中斷程序，以此將IAP啟動(dòng)。這個(gè)表的地址是0x08000004，當(dāng)即將要進(jìn)行中斷處理時(shí)，STM32F4內(nèi)部的各種硬件以及機(jī)制會(huì)自動(dòng)的定位PC指針，將其定位到“中斷向量表”處。同時(shí)會(huì)在中斷的源頭處取出執(zhí)行過程中的中斷服務(wù)程序。這時(shí)，產(chǎn)品功能程序中的中斷向量表，會(huì)移動(dòng)到程序的起始地址位置處[1]。

2.3 IAP技術(shù)實(shí)現(xiàn)程序更新的關(guān)鍵點(diǎn)

想要實(shí)現(xiàn)IAP技術(shù)對(duì)程序更新，需要做到以下幾點(diǎn)：

第一，對(duì)產(chǎn)品功能程序的中斷向量地址和起始地址進(jìn)行更改。在聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，則需要使用網(wǎng)卡芯片，同時(shí)還需要將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和驅(qū)動(dòng)程序嵌入到程序中，如LEIP。例如：IAP中引導(dǎo)程序所占的空間是64K，對(duì)于產(chǎn)品功能程序來說，它的起始地址就應(yīng)該更改成0x08010000。對(duì)于程序文件system_stm32f4xx.c來說，文件內(nèi)部的flash向量地址應(yīng)該修改為SCB->VTOR=FLASH_BASE|0x10000[2]。第二，要燒錄程序內(nèi)部的flash，在聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，則需要使用網(wǎng)卡芯片，同時(shí)還需要將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和驅(qū)動(dòng)程序嵌入到程序中，如LEIP。仍然以STM32F4為例，由于它的扇區(qū)比較大，在保存扇區(qū)數(shù)據(jù)過程中，無法利用內(nèi)部的RAM，因此，在這種情況下，在寫地址時(shí)，都會(huì)現(xiàn)將扇區(qū)中的數(shù)據(jù)擦除，然后再寫入數(shù)據(jù)，而不管是什么數(shù)據(jù)都會(huì)占用一個(gè)扇區(qū)。如果扇區(qū)中的數(shù)據(jù)特別重要，要注意先保存?zhèn)浞荨＿@樣就能夠?qū)崿F(xiàn)IAP技術(shù)對(duì)STM32系列的更新。

3 結(jié)論

綜上所述，IAP技術(shù)的寫入方法很多，合理的應(yīng)用這些方法可以使程序更新更加方便、快捷。經(jīng)過上文分析可得，我們IAP 技術(shù)在對(duì)STM32系列進(jìn)行更新時(shí)，首先要了解IAP技術(shù)的基本工作過程。其次，它的中斷處理過程是非常重要的。最后實(shí)現(xiàn)程序更新需要把握兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。因此，IAP技術(shù)對(duì)于STM32系列的更新有非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳亮.基于STM32處理器的存儲(chǔ)器IAP編程技術(shù)[J].電子測(cè)試，

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[2]唐玉兵，龍艦涵.基于STM32系列處理器IAP技術(shù)研究[J].科技展望，2015，25（21）：122.