一、什么是IAP？

IAP（In Application Programming，在應(yīng)用編程）是一種技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)用戶應(yīng)用程序的動(dòng)態(tài)更新，而無需使用專門的編程工具或硬件。IAP升級(jí)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)等非常重要，因?yàn)樗试S在產(chǎn)品部署后進(jìn)行功能更新或修復(fù)錯(cuò)誤。

二、怎么使用IAP升級(jí)？

在單片機(jī)上電時(shí)，系統(tǒng)首先進(jìn)入引導(dǎo)加載程序（BootLoader）。BootLoader會(huì)檢測(cè)是否需要進(jìn)行IAP升級(jí)。如果條件未被觸發(fā)，BootLoader將直接跳轉(zhuǎn)到APP應(yīng)用程序執(zhí)行。如果條件被觸發(fā)，BootLoader將執(zhí)行以下步驟：

1.備份APP應(yīng)用程序：BootLoader會(huì)將舊版本的APP應(yīng)用程序復(fù)制至備份區(qū)域，以便在需要時(shí)進(jìn)行還原操作。

2.擦除APP程序區(qū)域：隨后，BootLoader將清除當(dāng)前APP程序存儲(chǔ)區(qū)域，確保該區(qū)域完全為空。

3.重新寫入APP應(yīng)用程序：BootLoader將通過外部接口（如串口）接收新版本的APP應(yīng)用程序數(shù)據(jù)，并將其完整寫入已擦除的APP程序存儲(chǔ)區(qū)域。

4.更新IAP升級(jí)信息：等待成功寫入APP應(yīng)用程序之后，更新IAP升級(jí)信息結(jié)構(gòu)體，并將其保存到Flash中，防止丟失。

2.1 分區(qū)

我們寫的代碼最終都會(huì)被編譯成二進(jìn)制文件并保存在Flash中，那么我們就需要進(jìn)一步對(duì)內(nèi)部Falsh劃分為幾個(gè)區(qū)域：BootLoader區(qū)、APP應(yīng)用程序區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、備份區(qū)。

1.BootLoader區(qū)：存放BootLoader程序，負(fù)責(zé)啟動(dòng)過程和固件更新。

2.APP應(yīng)用程序區(qū)：存放應(yīng)用程序，即實(shí)際的功能代碼。

3.數(shù)據(jù)區(qū)：用于存儲(chǔ)IAP升級(jí)關(guān)鍵信息和安全相關(guān)數(shù)據(jù)

4.備份區(qū)：用于保存舊版本的應(yīng)用程序或作為失敗更新的回退選項(xiàng)。

2.2 地址分配

AS32A601片內(nèi)Flash共包含兩個(gè)存儲(chǔ)器，分別為程序存儲(chǔ)器（PFlash）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（DFlash）。其中PFlash共2M的Flash大小，我們主要對(duì)PFlash進(jìn)行分區(qū)。將它分成四個(gè)區(qū)，BootLoader區(qū)、APP區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、備份區(qū)，具體劃分如下表:

2.3 APP生成bin文件和上位機(jī)

Bootloader的IAR工程文件不用修改。只需要在APP應(yīng)用程序的IAR工程文件中的Options中修改.icf文件，修改APP區(qū)的起始地址為0x0108_0000，控制APP應(yīng)用程序在 Flash 中的存儲(chǔ)布局。

同時(shí)，在APP應(yīng)用程序的IAR工程文件中的Options中勾選生成bin文件：

使用SecureCRT作為上位機(jī)，配置串口波特率為115200，Ymodem協(xié)議選擇1024bytes，選擇發(fā)送bin文件：

三、BootLoader主要代碼

在BootLoader程序中，如果檢查到需要IAP升級(jí)，使用Ymodem協(xié)議接收發(fā)送過來的APP應(yīng)用程序的bin文件。對(duì)舊版本的APP應(yīng)用程序進(jìn)行備份，將新版本的APP應(yīng)用程序?qū)懭氲紸PP區(qū)，最后執(zhí)行跳轉(zhuǎn)程序到APP區(qū)。

3.1地址宏定義

3.2 寫入到APP區(qū)

使用Ymodem協(xié)議接收SecureCRT發(fā)送過來的bin文件。接收成功之后，擦除Flash的APP區(qū)，將接收到的bin文件數(shù)據(jù)重新寫入到APP區(qū)的Flash中。

3.3 跳轉(zhuǎn)到指定地址

我們先簡(jiǎn)單介紹AS32芯片的啟動(dòng)流程：從 ’_start’ 符號(hào)對(duì)應(yīng)的入口開始執(zhí)行，核心步驟依次為：初始化全局指針 ’gp’、配置棧指針 ’sp’、將data段從ROM拷貝到RAM、清空 ’bss’ 段，以及完成中斷相關(guān)的基礎(chǔ)初始化。所有我們只需要跳轉(zhuǎn)到 ‘_start’ 的地址即可。

新的應(yīng)用程序被完整寫入Flash的指定區(qū)域后，Bootloader 將執(zhí)行最后的跳轉(zhuǎn)操作，啟動(dòng)位于該區(qū)域入口地址的新程序，傳入的參數(shù)為 ‘_start’ 的地址，即APP區(qū)的首地址0x0108_0000。最后，跳轉(zhuǎn)之前要關(guān)閉全局中斷，防止程序跑飛。

跳轉(zhuǎn)之后要在APP應(yīng)用程序里面開啟全局中斷，使得能正常接收中斷。

3.4 增加相關(guān)安全性

升級(jí)之前，把舊版本的APP應(yīng)用程序復(fù)制到備份區(qū)，方便進(jìn)行還原操作：

定義相關(guān)的IAP升級(jí)信息結(jié)構(gòu)體，用于保存跳轉(zhuǎn)狀態(tài)和升級(jí)狀態(tài)，同時(shí)記錄接收到的bin文件名稱和文件大?。?/p>

每次IAP升級(jí)跳轉(zhuǎn)之前，需要先從Flash中讀取信息結(jié)構(gòu)體，然后進(jìn)行更新（記錄接收到的bin文件名稱和文件大小），最后重新寫入到Flash中：

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

得到APP程序的.bin文件之后，將BootLoader程序下載進(jìn)單片機(jī)，打開SecureCRT，選擇波特率，發(fā)送Ymodem文件，選擇.bin文件，傳輸文件，此時(shí)IAP升級(jí)成功，如下圖操作：

審核編輯 黃宇