LPC1768 IAP升級解析及例程分享

IAP即“inapplicatinprogramming”在應(yīng)用編程的縮寫，指MCU可以在系統(tǒng)中獲取新代碼并對自己重新編程，即改變應(yīng)用程序。它與我們所熟悉的ISP編程不同， LPC1768 的ISP編程接口為串口1，如果使用其他的串口或其他總線則不能對其進(jìn)行編程。而我們這里所說的IAP通過下載一段引導(dǎo)程序Bootloader程序，如果我們想要從串口2或網(wǎng)口更新應(yīng)用程序，在Bootloader中初始化相應(yīng)的串口或網(wǎng)口，使其接收應(yīng)用程序，將接收到的應(yīng)用程序?qū)懭氲紽lash里面，IAP完成后跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序入口執(zhí)行應(yīng)用程序。所以現(xiàn)在的IAP程序涉及到兩個(gè)概念：Bootloader和應(yīng)用程序。

Bootloader：BootLoader就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。通過這段小程序，我們可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。這里我們所說的Bootloader也是系統(tǒng)開機(jī)前的一段小程序，其主要任務(wù)是用來初始化串口和IAP端口（網(wǎng)口CAN接口等）的，通過判斷狀態(tài)是否需要從IAP端口進(jìn)行更新應(yīng)用程序，若需要更新則從端口接收應(yīng)用程序，并存放到指定的Flash里面，更新完成后則跳入到指定的Flash里面執(zhí)行應(yīng)用程序。

應(yīng)用程序：即我們需要開發(fā)板實(shí)現(xiàn)功能的程序，其中應(yīng)用程序主要分為兩種：hex文件和bin文件。在我們經(jīng)常使用的KEIL中默認(rèn)編譯生成的可執(zhí)行文件（應(yīng)用程序）為hex格式的，若需要編譯生成bin格式需要做如下修改，加入“D:KeilARMARMCCbinfromelf.exe--bin--output./Obj/Can_Updata.bin./Obj/test.axf”，重新編譯生成的Can_Updata.bin文件存放在Obj文件夾下。

2、bin格式文件與hex格式文件的區(qū)別

bin格式文件是純粹的二進(jìn)制文件，使用下載其將其下載到開發(fā)板時(shí)其內(nèi)容完全不變，所以對于IAP下載使用bin格式文件是比較方便的，如下圖是bin文件的內(nèi)容與寫入到開發(fā)板后使用仿真器觀察到Flash存放的內(nèi)容（這段程序當(dāng)然是可以執(zhí)行的）。

Hex格式文件：Hex全稱（IntelHEX）文件是由一行行符合IntelHEX文件格式的文本所構(gòu)成的ASCII文本文件。在IntelHEX文件中，每一行包含一個(gè)HEX記錄。這些記錄由對應(yīng)機(jī)器語言碼和/或常量數(shù)據(jù)的十六進(jìn)制編碼數(shù)字組成。如下圖是hex文件的部分?jǐn)?shù)據(jù)，其組成由“:CCAAAARR...ZZ”，CC=10代表長度為16字節(jié)，AAAA=0000本條記錄中的數(shù)據(jù)在存儲區(qū)中的起始地址，RR=00，數(shù)據(jù)區(qū)，ZZ=38為校驗(yàn)，這里就不做仔細(xì)說明了。

3、LPC1768IAP原理

LPC1768復(fù)位后開始執(zhí)行Boot代碼，Boot代碼可以執(zhí)行ISP程序或用戶的應(yīng)用代碼。發(fā)生硬件復(fù)位后，P2.10引腳為低電平，這就被當(dāng)作啟動(dòng)ISP命令處理器的外部硬件請求。假定在/RESET引腳上出現(xiàn)上升沿時(shí)，電源引腳出現(xiàn)正確的信號，那么在采樣P2.10之前有3ms的時(shí)間決定是執(zhí)行用戶代碼還是ISP處理程序。如果P2.10為低電平且看門狗溢出標(biāo)志置位，那么忽略啟動(dòng)ISP命令處理器的外部硬件請求。在沒有ISP命令處理器的請求（硬件復(fù)位后P2.10引腳為高電平）時(shí)，將搜索有效的用戶程序。若發(fā)現(xiàn)有效的用戶程序，執(zhí)行控制權(quán)就被轉(zhuǎn)移給用戶程序。若沒有找到有效的用戶程序，就將調(diào)用自動(dòng)波特率程序。這里不討論ISP下載及命令，有興趣的朋友可以查看LPC1768技術(shù)手冊第三十二章ISP命令。

在IAP升級中，程序正常執(zhí)行即用戶代碼（這里的用戶代碼是我們所說的IAP引導(dǎo)程序），如下是IAP升級流程圖，程序?qū)㈩A(yù)留端口（這里提供有串口和CAN總線接口兩種）接收到的APP程序bin文件，將接收到的數(shù)據(jù)寫入到指定的Flash區(qū)域（例程APP地址為0x00010000），程序通過IAP命令將數(shù)據(jù)寫入到Flash里面，LPC1768提供了一系列IAP命令對片內(nèi)Flash進(jìn)行擦除編寫等。

4、IAP命令

LPC1768通過IAP函數(shù)對片內(nèi)Flash進(jìn)行操作，IAP函數(shù)是固化在0x1FFF1FF1處的一個(gè)有傳入?yún)?shù)和返回參數(shù)的一個(gè)函數(shù)，在LPC1768技術(shù)手冊第三十二章IAP命令中有有詳細(xì)的說明。主要提供有如下命令：準(zhǔn)備下操作扇區(qū)、將RAM內(nèi)容復(fù)制到Flash、清除扇區(qū)、扇區(qū)查空、讀器件ID、讀boot版本、比較、重新調(diào)用ISP等。

?體; ????Sx?S??的外部硬件請求。假定在/RESET引腳上出現(xiàn)上升沿時(shí)，電源引腳出現(xiàn)正確的信號，那么在采樣P2.10之前有3ms的時(shí)間決定是執(zhí)行用戶代碼還是ISP處理程序。如果P2.10為低電平且看門狗溢出標(biāo)志置位，那么忽略啟動(dòng)ISP命令處理器的外部硬件請求。在沒有ISP命令處理器的請求（硬件復(fù)位后P2.10引腳為高電平）時(shí)，將搜索有效的用戶程序。若發(fā)現(xiàn)有效的用戶程序，執(zhí)行控制權(quán)就被轉(zhuǎn)移給用戶程序。若沒有找到有效的用戶程序，就將調(diào)用自動(dòng)波特率程序。這里不討論ISP下載及命令，有興趣的朋友可以查看LPC1768技術(shù)手冊第三十二章ISP命令。

5、串口IAP升級

本例程是根據(jù)官方提供的串口IAP更新圖片進(jìn)行修改而來，直接使用官方的IAP.c文件，該文件中提供了如上圖IAP命令的各種函數(shù)，其具體參數(shù)可以參考IAP命令。根據(jù)官方例程里面將bmp圖片經(jīng)過串口采用Xmodem1K協(xié)議發(fā)送到開發(fā)板存放在地址0x00010000，如下圖是LPC1768Flash分配地址，第16~21扇區(qū)為應(yīng)用程序存放空間。這里我們將要傳送的bmp圖片改為傳輸應(yīng)用程序bin文件

?體;q?kr?Sx?S255,255,255); mso-shading:rgb(255,255,255); " >扇區(qū)查空、讀器件ID、讀boot版本、比較、重新調(diào)用ISP等。

?體; ????Sx?S??的外部硬件請求。假定在/RESET引腳上出現(xiàn)上升沿時(shí)，電源引腳出現(xiàn)正確的信號，那么在采樣P2.10之前有3ms的時(shí)間決定是執(zhí)行用戶代碼還是ISP處理程序。如果P2.10為低電平且看門狗溢出標(biāo)志置位，那么忽略啟動(dòng)ISP命令處理器的外部硬件請求。在沒有ISP命令處理器的請求（硬件復(fù)位后P2.10引腳為高電平）時(shí)，將搜索有效的用戶程序。若發(fā)現(xiàn)有效的用戶程序，執(zhí)行控制權(quán)就被轉(zhuǎn)移給用戶程序。若沒有找到有效的用戶程序，就將調(diào)用自動(dòng)波特率程序。這里不討論ISP下載及命令，有興趣的朋友可以查看LPC1768技術(shù)手冊第三十二章ISP命令。

在IAP升級中，程序正常執(zhí)行即用戶代碼（這里的用戶代碼是我們所說的IAP引導(dǎo)程序），如下是IAP升級流程圖，程序?qū)㈩A(yù)留端口（這里提供有串口和CAN總線接口兩種）接收到的APP程序bin文件，將接收到的數(shù)據(jù)寫入到指定的Flash區(qū)域（例程APP地址為0x00010000），程序通過IAP命令將數(shù)據(jù)寫入到Flash里面，LPC1768提供了一系列IAP命令對片內(nèi)Flash進(jìn)行擦除編寫等。在IAP升級中，程序正常執(zhí)行即用戶代碼（這里的用戶代碼是我們所說的IAP引導(dǎo)程序），如下是IAP升級流程圖，程序?qū)㈩A(yù)留端口（這里提供有串口和CAN總線接口兩種）接收到的APP程序bin文件，將接收到的數(shù)據(jù)寫入到指定的Flash區(qū)域（例程APP地址為0x00010000），程序通過IAP命令將數(shù)據(jù)寫入到Flash里面，LPC1768提供了一系列IAP命令對片內(nèi)Flash進(jìn)行擦除編寫等。

5、串口IAP程序分析

例程通過按鍵對開發(fā)板進(jìn)行控制，INT0鍵擦除Flash，確認(rèn)鍵等待串口IAP，向上鍵顯示菜單，向下鍵執(zhí)行應(yīng)用程序，使用LCD來開發(fā)板狀態(tài)，其主函數(shù)如下

intmain(void)

{

uint32_tints[4];

SystemClockUpdate();

LCD_BSP_Init(); //LCD初始化

LCD_Clear(Black);

LCD_SetBackColor(Black);

LCD_SetTextColor(White);

cmd=MENU; //命令狀態(tài)初始化，顯示菜單

while(1)

{

switch(cmd)

{

caseREADY:

if (!(LPC_GPIO2->FIOPIN&(1<<10)))

{

Screen_Fresh("ErasingImages...");

cmd=ERASE_FLASH;

}

elseif(!(LPC_GPIO1->FIOPIN&(1<<29)))

{

cmd=MENU;

}

elseif(!(LPC_GPIO1->FIOPIN&(1<<25)))

{

Screen_Fresh("WaitingforXMODEMXfer...");

cmd=FLASH_IMG;

}

elseif(!(LPC_GPIO1->FIOPIN&(1<<26)))

{

Screen_Fresh("Executeprogram");

cmd=SHOW;

}

break;

caseMENU:

if(u32IAP_ReadBootVersion(&ints[0],&ints[1])==IAP_STA_CMD_SUCCESS)

{

snprintf((char*)string[0],MAX_STRING_SIZE,"BootCodeversion%d.%d",ints[0],ints[1]);

}

if(u32IAP_ReadPartID(&ints[0])==IAP_STA_CMD_SUCCESS)

{

snprintf((char*)string[1],MAX_STRING_SIZE,"PartID:%d(%#x)",ints[0],ints[0]);

}

u32IAP_ReadSerialNumber(&ints[0],&ints[1],&ints[2],&ints[3]);

snprintf((char*)string[2],MAX_STRING_SIZE,"Serial#:X:X:X:X",ints[0],ints[1],ints[2],ints[3]);

Screen_Fresh("Menu");

cmd=READY;

break;

caseERASE_FLASH:

if((u32IAP_PrepareSectors(16,20)==IAP_STA_CMD_SUCCESS)&&

(u32IAP_EraseSectors(16,20)==IAP_STA_CMD_SUCCESS))

Screen_Fresh("EraseDone");

else

Screen_Fresh("EraseFAIL");

cmd=READY;

break;

caseFLASH_IMG:

received_data=0;

vXmodem1k_Client(&load_image);

Screen_Fresh("UpdataComplete");

cmd=READY;

break;

caseSHOW:

Boot();

cmd=READY;

break;

}

}

}

當(dāng)串口接收到數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)寫入到Flash，其寫入步驟是：發(fā)送準(zhǔn)備寫扇區(qū)命令，執(zhí)行RAM內(nèi)容復(fù)制到Flash最后比較復(fù)制內(nèi)容，其代碼如下：

staticuint32_tload_image(uint8_t*data,uint16_tlength)

{

if(length>0){

if(u32IAP_PrepareSectors(16,20)==IAP_STA_CMD_SUCCESS)

{

if(u32IAP_CopyRAMToFlash(IMG_START_SECTOR+received_data,(uint32_t)data,length)==IAP_STA_CMD_SUCCESS)

{

if(u32IAP_Compare(IMG_START_SECTOR+received_data,(uint32_t)data,length,0)==IAP_STA_CMD_SUCCESS)

{

received_data+=length;

return1;

}

}

}

Screen_Fresh("FAIL(RESET&ERASEIMAGE)");

return0;

}

else

return0;

}

當(dāng)程序全部寫入到Flash后，按下向下按鍵，跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序，首先修改中斷向量表然后進(jìn)入應(yīng)用程序

voidBoot(void)

{

SCB->VTOR=IMG_START_SECTOR&0x1FFFFF80; //修改中斷向量表

JMP_Boot(IMG_START_SECTOR);

}

堆棧地址更新，PC地址更新

__asmvoidJMP_Boot(uint32_taddress){

LDRSP,[R0] ;堆棧地址更新

LDRPC,[R0,#4] ;進(jìn)入應(yīng)用程序

}

7、操作步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

1、下載“寶馬開發(fā)板串口IAP升級”例程，插上USB轉(zhuǎn)串口線，打開超級終端，復(fù)位開發(fā)板。

2、按下按鍵INT0按鍵--擦除扇區(qū)

3、按下方向鍵確認(rèn)鍵--等待從串口接收程序

4、串口打印‘C’字符等待接收數(shù)據(jù)

5、串口發(fā)送文件，選擇“1K Xmodem”協(xié)議，選擇要下載的應(yīng)用程序bin文件，這里使用DAC例程作為測試。

6、發(fā)送文件

7、按下方向鍵向下鍵開始執(zhí)行應(yīng)用程序，可以用示波器測試P0.26輸出正弦波信號

bin文件生成方法及設(shè)置：

打開要更新應(yīng)用程序工程，這里使用“IAP升級DAC轉(zhuǎn)換”程序，設(shè)置ROM空間地址（程序下載到Flash的地址），這里也是我們應(yīng)用程序的入口地址0x10000

打開User選項(xiàng)，利用Keil自帶的fromelf.exe生成bin文件，bin文件保存在Obj文件夾中，如下圖添加“D:KeilARMARMCCbinfromelf.exe--bin--output./Obj/app.bin./Obj/app.axf”，輸入文件為app.axf，所以工程編譯生成輸出文件名設(shè)置為app，命令執(zhí)行生成app.bin文件

打開Asm選項(xiàng)，定義“NO_CRP”，我們可以打開啟動(dòng)文件，當(dāng)定義了“NO_CRP”后，那么我們后面的代碼也就不起作用了，所以在需要加密的時(shí)候前面就一定不能再定義了代碼讀保護(hù)，也就是加密的關(guān)鍵字，經(jīng)過加密后芯片再也無法擦除，由于我們這里程序需要使用到IAP升級，因此添加此定義

8、CAN總線

CAN是ControllerAreaNetwork的縮寫（以下稱為CAN），是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。在汽車產(chǎn)業(yè)中，出于對安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求，各種各樣的電子控制系統(tǒng)被開發(fā)了出來。CAN屬于現(xiàn)場總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。較之許多RS-485基于R線構(gòu)建的分布式控制系統(tǒng)而言，基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)在以下方面具有明顯的優(yōu)越性：

1）網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)

2）縮短了開發(fā)周期

3）已形成國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線

4）最有前途的現(xiàn)場總線之一

9、CANIAP升級

關(guān)于LPC1768CAN總線介紹可以參考“寶馬開發(fā)板基礎(chǔ)例程文檔”第十九章“CAN總線”，這里就不在贅述了，CANIAP例程使用兩塊寶馬開發(fā)板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分為“CANIAP編程板”與“CANIAP接收板”，將編程板（ID=0x01）與接收板（ID=0x02）的CAN1進(jìn)行連接（CAN1L對CAN1L，CAN1H對CAN1H），波特率為500K，編程板通過讀取板上SD卡內(nèi)的app.bin文件然后傳輸給接收板，每次傳送1024字節(jié)，然后等待接收板發(fā)送“CONTINUE”信號繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)1K數(shù)據(jù)，直到發(fā)送完成，發(fā)送“UPDATAOK”通知接收板發(fā)送完成。其操作步驟與串口IAP類似，只是將通信方式有串口改為CAN總線，有興趣的朋友可以修改成其他方式進(jìn)行IAP下載。