IAP在線升級原理概述

IAP（In Application Programming）即在應(yīng)用編程，IAP是用戶自己的程序在運行過程中對User Flash的部分區(qū)域進行燒寫，目的是為了在產(chǎn)品發(fā)布后可以方便地通過預(yù)留的通信口對產(chǎn)品中的固件程序進行更新升級。通常實現(xiàn)IAP功能時，即用戶程序運行中作自身的更新操作，需要在設(shè)計固件程序時編寫兩個項目代碼，第一個項目程序不執(zhí)行正常的功能操作，而只是通過某種通信方式(如USB、USART)接收程序或數(shù)據(jù)，執(zhí)行對第二部分代碼的更新；第二個項目代碼才是真正的功能代碼。這兩部分項目代碼都同時燒錄在User Flash中，當(dāng)芯片上電后，首先是第一個項目代碼開始運行，它作如下操作：

1) 檢查是否需要對第二部分代碼進行更新
2) 如果不需要更新則轉(zhuǎn)到4)
3) 執(zhí)行更新操作
4) 跳轉(zhuǎn)到第二部分代碼執(zhí)行

圖1. IAP代碼執(zhí)行流程

在圖上圖所示流程中，AT32復(fù)位后，還是從0X08000004地址取出復(fù)位中斷向量的地址，并跳轉(zhuǎn)到復(fù)位中斷服務(wù)程序，在運行完復(fù)位中斷服務(wù)程序之后跳轉(zhuǎn)到IAP的main函數(shù)，如圖標號①所示，在執(zhí)行完IAP以后（即將新的APP代碼寫入AT32的FLASH，灰底部分。新程序的復(fù)位中斷向量起始地址為0X08000004+N+M），跳轉(zhuǎn)至新寫入程序的復(fù)位向量表，取出新程序的復(fù)位中斷向量的地址，并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行新程序的復(fù)位中斷服務(wù)程序，隨后跳轉(zhuǎn)至新程序的main函數(shù)，如圖標號②和③所示，同樣main函數(shù)為一個死循環(huán)，并且注意到此時AT32的FLASH，在不同位置上，共有兩個中斷向量表。

在main函數(shù)執(zhí)行過程中，如果CPU得到一個中斷請求，PC指針仍強制跳轉(zhuǎn)到地址0X08000004中斷向量表處，而不是新程序的中斷向量表，如圖標號④所示；程序再根據(jù)我們設(shè)置的中斷向量表偏移量，跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)中斷源新的中斷服務(wù)程序中，如圖標號⑤所示；在執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，程序返回main函數(shù)繼續(xù)運行，如圖標號⑥所示。

通過以上兩個過程的分析，我們知道IAP程序必須滿足兩個要求：
1) 新程序必須在IAP程序之后的某個偏移量為x的地址開始
2) 必須將新程序的中斷向量表相應(yīng)的移動，移動的偏移量為x

AT32 USB MSD IAP簡介

USB MSD IAP是一個固件升級工具，它不依賴于其它上位機工具，可直接接入到PC或手機上進行設(shè)備的固件升級。

實現(xiàn)原理：將FLASH虛擬成一個存儲設(shè)備讓PC訪問。

極其簡單的操作步驟：

1） 將USB接口接入PC
2） PC識別到盤符“AT32 IAP”
3） 將需要升級的固件拷貝到AT32 IAP盤符里面
4） 升級完成

AT32 USB MSD IAP設(shè)計功能特點

IAP目前保留使用20K byte空間，APP的起始地址需在20K以后

使用USB大容量存儲設(shè)備進行虛擬設(shè)備

升級后自動reset USB設(shè)備并返回升級狀態(tài)

支持下載后自動讀回進行CRC校驗，保證固件正確性

支持設(shè)置下載地址（需按照page 2K對齊,并要大于IAP保留地址）

支持各種系統(tǒng)windows，linux，Android等

支持升級完成之后跳轉(zhuǎn)到APP運行

支持BIN文件升級

支持HEX文件升級（后續(xù)版本添加）

支持加密文件升級（后續(xù)版本添加）

程序設(shè)計

地址空間

表1. 地址空間分布

升級狀態(tài)

當(dāng)連接Host之后，在盤符里面會對應(yīng)有當(dāng)前狀態(tài)的TXT文檔，根據(jù)文檔名稱不同來確定當(dāng)前的狀態(tài)。

準備升級狀態(tài)（Ready.TXT）
升級成功（Success.TXT）
升級失敗（Failed.TXT）
未知文件或錯誤（Unknown.TXT）
升級文件大于FLASH大小（Large.TXT）
注意：設(shè)備必須在Ready.TXT狀態(tài)下才能進行升級，否則不會升級。

升級BIN檔文件名格式

需指定下載地址（格式1）
文件名格式：(1Byte)A+(6Byte)offset+.BIN
如：要下載一個BIN文件到0x08005000為起始的地址空間去
文件名為：A005000.BIN

注意6Byte的offset地址需要保證在APP可使用的范圍之內(nèi)，否則將使用IAP內(nèi)部默認的APP起始地址進行升級

當(dāng)不滿足格式1時，IAP 將使用內(nèi)部默認APP的起始地址進行升級：

如：ABCDEFG.BIN，A11111.BIN，jkakkkddkfj.BIN

升級HEX檔文件格式(后綴.HEX)

后續(xù)版本添加

升級加密檔文件格式（后綴.SEC）

后續(xù)版本添加

使用Option Byte標志判斷當(dāng)前是否升級

IAP中使用Option Byte中HID[0]記錄升級是否成功，當(dāng)進入IAP時，設(shè)置HID[0]=1,當(dāng)升級完成時設(shè)置HID[0]=0;當(dāng)設(shè)備啟動時，會自動判斷HID[0]是否已升級固件，如果是，就跳轉(zhuǎn)到APP地址執(zhí)行，否就繼續(xù)運行IAP。

跳轉(zhuǎn)到APP code執(zhí)行

當(dāng)成功下載固件到FLASH之后，如果需要跳轉(zhuǎn)到用戶code執(zhí)行，有兩種方法：

1） Reset
2） 向識別到的AT IAP虛擬磁盤上拷貝一個JUMP.TXT的文件，注意這個文件的大小不能為0

使用AT32 USB MSD IAP進行升級

硬件資源

1） 指示燈LED2/LED3/LED4

2） USB(PA11/PA12)

3） AT-START-F403AV1.0實驗板

圖2. AT-START-F403A

注：該IAP demo是基于AT32F403A的硬件條件，若使用者需要在AT32其他型號上使用，請修改相應(yīng)配置即可。

軟件資源

1） SourceCode

AN0012_SourceCode_V2.0.0utilitiesAN0012_demo，IAP源程序

AN0012_SourceCode_V2.0.0libraries，AT32外設(shè)庫

AN0012_SourceCode_V2.0.0middlewares，其他資源

2） Doc
《AN0012_USB_MSD_IAP_V2.x.x.docx》

Note：所有project都是基于keil 5而建立，若用戶需要在其他編譯環(huán)境上使用，請參考AT32F403A_407_Firmware_Libraryprojectat_start_f403atemplates中各種編譯環(huán)境（例如IAR6/7/8,keil4/5）進行簡單修改即可。

使用流程

1） 進入IAP Mode方式

如果已經(jīng)升級過固件，一直按住User按鍵，再按Reset鍵，進入IAP模式(LED4閃爍)，未升級時直接reset就會進入IAP模式。

圖3. 進入IAP Mode按鍵

2） 連接USB設(shè)備到PC

圖4. USB設(shè)備與PC連接

3） PC識別到AT32 IAP可看到Ready.TXT

圖5. PC識別到AT32 IAP

4） 拷貝BIN檔到磁盤目錄下

圖6. 拷貝Bin文件

5） 設(shè)備升級完成之后將Reset USB

此時重新打開磁盤，會有Success.TXT

圖7. 設(shè)備升級完成提示

6） 升級結(jié)束

此時Reset或向識別到的AT IAP虛擬磁盤上拷貝一個大小不為0的JUMP.TXT文件，即可跳轉(zhuǎn)到用戶代碼。

如果升級一次之后，不管是成功還是失敗，如果需要再次升級，需要reset整個設(shè)備。設(shè)備進入Ready.TXT狀態(tài)。

來源：AT32 MCU 雅特力科技
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審核編輯 黃宇