A-B 1756-IB16D嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)zui終需要將編譯好的代碼下載到具體的微控制器芯片上,而不同廠家的微控制器芯片有不同的下載方式。隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需求的更新,用戶程序加載趨向于在線編程的方式,越來越多的芯片公司提供和開放了用戶更新程序的接口與方式,以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。ST公司基于 CortexM3內(nèi)核的STM32系列產(chǎn)品得到了廣泛應(yīng)用,在許多基于STM32系列產(chǎn)品的開發(fā)過程中不可避免要進(jìn)行用戶程序的加載。本文在介紹IAP技術(shù)原理基礎(chǔ)上,詳細(xì)論述使用該技術(shù)在STM32F103ZE芯片上實(shí)現(xiàn)用戶在線更新功能的方法,并具體分析其中可能發(fā)生異常的原因。
1 背景綜述
1.1 A-B 1756-IB16D主要程序更新方式
目前,除了直接通過仿真器或燒錄器進(jìn)行程序更新方式外,主要有Bootloader技術(shù)、ISP技術(shù)以及IAP技術(shù)3種更新程序的方法。
(1) Bootloader技術(shù)
引導(dǎo)加載程序,是指系統(tǒng)加電時(shí),控制器將一段存儲(chǔ)在外部非易失性存儲(chǔ)器中的代碼載入到內(nèi)部高速存儲(chǔ)器單元(如片內(nèi)RAM)中執(zhí)行的過程。
?。?) ISP(In System Programming)技術(shù)
MCU內(nèi)部自帶Bootloader,通過的方式激活,通過通信接口下載或擦除用戶代碼。需要有外部介入,靜態(tài)的,在用戶代碼沒有運(yùn)行時(shí)進(jìn)行下載。
(3) IAP(In Application Programing)技術(shù)
單片機(jī)內(nèi)部具有一些可擦寫的非易失存儲(chǔ)器,如Flash。在微控制器獨(dú)立運(yùn)行時(shí),用戶利用自己編寫的燒寫程序通過通信下載或擦除自己的代碼。注意不具備IAP功能的單片機(jī)并不能對(duì)Flash的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。無需外部介入,動(dòng)態(tài)的,在用戶代碼運(yùn)行時(shí)進(jìn)行下載。
1.2 A-B 1756-IB16D系列簡(jiǎn)介
A-B 1756-IB16D系列微控制器基于CortexM3內(nèi)核,并在其架構(gòu)上進(jìn)行了多項(xiàng)改進(jìn),包括在提升性能的同時(shí)提高了代碼密度的Thumb2指令集,以及大幅度提高中斷響應(yīng)的緊耦合嵌套向量中斷控制器,從而大大提高了處理速度,降低了系統(tǒng)功耗。使用新內(nèi)核的Thumb2指令集,設(shè)計(jì)人員可以把代碼容量降低 45%,幾乎把應(yīng)用軟件所需內(nèi)存容量降低了一半。此外,STM32提供豐富的外圍接口,目前廣泛應(yīng)用到工業(yè)用及家用安全設(shè)備、消防和暖氣通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等,以及家電、消費(fèi)電子、低功耗的可便攜式設(shè)備等。本文以STM32F103ZE為例來研究及使用IAP技術(shù)。
2 A-B 1756-IB16D技術(shù)
2.1 IAP技術(shù)原理
首先人為設(shè)定單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)分為兩塊:其中一塊稱為Boot區(qū),用于存儲(chǔ)IAP功能程序代碼;另外一塊稱為常態(tài)存儲(chǔ)區(qū),用于存儲(chǔ)除IAP功能外的所有程序代碼。IAP技術(shù)指的是, MCU在運(yùn)行的狀態(tài)下,通過程序(PC)指針不斷讀取需要執(zhí)行的程序指令。正常情況下,PC指針只在常態(tài)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)移動(dòng),并讀取指令,如圖1所示。當(dāng)用戶需要更新或升級(jí)程序時(shí),程序指令會(huì)將PC指針跳轉(zhuǎn)至Boot區(qū)。這段存儲(chǔ)區(qū)的指令代碼的功能是,通過通信等方式接收用戶需要更新的程序數(shù)據(jù),并通過校驗(yàn)確認(rèn)接收到的程序數(shù)據(jù)正確后,根據(jù)約定的方式寫入常態(tài)存儲(chǔ)區(qū),如圖2所示。當(dāng)完成用戶程序更新后,PC指針再跳回到常態(tài)存儲(chǔ)區(qū),開始執(zhí)行存儲(chǔ)在其上的用戶程序,這樣便實(shí)現(xiàn)了IAP功能。
圖1 通過A-B 1756-IB16D指針讀取程序指令 圖2 更新存儲(chǔ)區(qū)代碼
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