1、IAP介绍

IAP即“in applicatin programming”在应用编程的缩写，指MCU可以在系统中获取新代码并对自己重新编程，即改变应用程序。它与我们所熟悉的ISP编程不同， LPC1768 的ISP编程接口为串口1，如果使用其他的串口或其他总线则不能对其进行编程。而我们这里所说的IAP通过下载一段引导程序Bootloader程序，如果我们想要从串口2或网口更新应用程序，在Bootloader中初始化相应的串口或网口，使其接收应用程序，将接收到的应用程序写入到Flash里面，IAP完成后跳转到应用程序入口执行应用程序。所以现在的IAP程序涉及到两个概念：Bootloader和应用程序。

Bootloader：BootLoader就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。这里我们所说的Bootloader也是系统开机前的一段小程序，其主要任务是用来初始化串口和IAP端口（网口CAN接口等）的，通过判断状态是否需要从IAP端口进行更新应用程序，若需要更新则从端口接收应用程序，并存放到指定的Flash里面，更新完成后则跳入到指定的Flash里面执行应用程序。

应用程序：即我们需要开发板实现功能的程序，其中应用程序主要分为两种：hex文件和bin文件。在我们经常使用的KEIL中默认编译生成的可执行文件（应用程序）为hex格式的，若需要编译生成bin格式需要做如下修改，加入“D:\Keil\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe --bin --output ./Obj/Can_Updata.bin ./Obj/test.axf”，重新编译生成的Can_Updata.bin文件存放在Obj文件夹下。

 

2、bin格式文件与hex格式文件的区别

   bin格式文件是纯粹的二进制文件，使用下载其将其下载到开发板时其内容完全不变，所以对于IAP下载使用bin格式文件是比较方便的，如下图是bin文件的内容与写入到开发板后使用仿真器观察到Flash存放的内容（这段程序当然是可以执行的）。

   Hex格式文件：Hex全称（Intel HEX）文件是由一行行符合Intel HEX文件格式的文本所构成的ASCII文本文件。在Intel HEX文件中，每一行包含一个HEX记录。这些记录由对应机器语言码和/或常量数据的十六进制编码数字组成。如下图是hex文件的部分数据，其组成由“:CCAAAARR...ZZ ”，CC=10代表长度为16字节，AAAA=0000本条记录中的数据在存储区中的起始地址，RR=00，数据区，ZZ=38为校验，这里就不做仔细说明了。

 

 

3、LPC1768 IAP原理

LPC1768复位后开始执行Boot代码，Boot代码可以执行ISP程序或用户的应用代码。发生硬件复位后，P2.10 引脚为低电平，这就被当作启动ISP命令处理器的外部硬件请求。假定在/RESET 引脚上出现上升沿时，电源引脚出现正确的信号，那么在采样P2.10 之前有3ms的时间决定是执行用户代码还是ISP 处理程序。如果P2.10 为低电平且看门狗溢出标志置位，那么忽略启动ISP 命令处理器的外部硬件请求。在没有ISP 命令处理器的请求（硬件复位后P2.10引脚为高电平）时，将搜索有效的用户程序。若发现有效的用户程序，执行控制权就被转移给用户程序。若没有找到有效的用户程序，就将调用自动波特率程序。这里不讨论ISP下载及命令，有兴趣的朋友可以查看LPC1768技术手册第三十二章ISP命令。

在IAP升级中，程序正常执行即用户代码（这里的用户代码是我们所说的IAP引导程序），如下是IAP升级流程图，程序将预留端口（这里提供有串口和CAN总线接口两种）接收到的APP程序bin文件，将接收到的数据写入到指定的Flash区域（例程APP地址为0x0001 0000），程序通过IAP命令将数据写入到Flash里面，LPC1768提供了一系列IAP命令对片内Flash进行擦除编写等。

4、IAP命令

 

LPC1768通过IAP函数对片内Flash进行操作，IAP函数是固化在0x1FFF1FF1处的一个有传入参数和返回参数的一个函数，在LPC1768技术手册第三十二章IAP命令中有有详细的说明。主要提供有如下命令：准备下操作扇区、将RAM内容复制到Flash、清除扇区、扇区查空、读器件ID、读boot版本、比较、重新调用ISP等。

�体'; ����Sx�S��的外部硬件请求。假定在/RESET 引脚上出现上升沿时，电源引脚出现正确的信号，那么在采样P2.10 之前有3ms的时间决定是执行用户代码还是ISP 处理程序。如果P2.10 为低电平且看门狗溢出标志置位，那么忽略启动ISP 命令处理器的外部硬件请求。在没有ISP 命令处理器的请求（硬件复位后P2.10引脚为高电平）时，将搜索有效的用户程序。若发现有效的用户程序，执行控制权就被转移给用户程序。若没有找到有效的用户程序，就将调用自动波特率程序。这里不讨论ISP下载及命令，有兴趣的朋友可以查看LPC1768技术手册第三十二章ISP命令。

 

 

 

5、串口IAP升级

本例程是根据官方提供的串口IAP更新图片进行修改而来，直接使用官方的IAP.c文件，该文件中提供了如上图IAP命令的各种函数，其具体参数可以参考IAP命令。根据官方例程里面将bmp图片经过串口采用Xmodem1K协议发送到开发板存放在地址0x0001 0000，如下图是LPC1768 Flash分配地址，第16~21扇区为应用程序存放空间。这里我们将要传送的bmp图片改为传输应用程序bin文件

�体';q�kr�Sx�S255,255,255); mso-shading:rgb(255,255,255); " >扇区查空、读器件ID、读boot版本、比较、重新调用ISP等。

 

�体'; ����Sx�S��的外部硬件请求。假定在/RESET 引脚上出现上升沿时，电源引脚出现正确的信号，那么在采样P2.10 之前有3ms的时间决定是执行用户代码还是ISP 处理程序。如果P2.10 为低电平且看门狗溢出标志置位，那么忽略启动ISP 命令处理器的外部硬件请求。在没有ISP 命令处理器的请求（硬件复位后P2.10引脚为高电平）时，将搜索有效的用户程序。若发现有效的用户程序，执行控制权就被转移给用户程序。若没有找到有效的用户程序，就将调用自动波特率程序。这里不讨论ISP下载及命令，有兴趣的朋友可以查看LPC1768技术手册第三十二章ISP命令。

 

在IAP升级中，程序正常执行即用户代码（这里的用户代码是我们所说的IAP引导程序），如下是IAP升级流程图，程序将预留端口（这里提供有串口和CAN总线接口两种）接收到的APP程序bin文件，将接收到的数据写入到指定的Flash区域（例程APP地址为0x0001 0000），程序通过IAP命令将数据写入到Flash里面，LPC1768提供了一系列IAP命令对片内Flash进行擦除编写等。在IAP升级中，程序正常执行即用户代码（这里的用户代码是我们所说的IAP引导程序），如下是IAP升级流程图，程序将预留端口（这里提供有串口和CAN总线接口两种）接收到的APP程序bin文件，将接收到的数据写入到指定的Flash区域（例程APP地址为0x0001 0000），程序通过IAP命令将数据写入到Flash里面，LPC1768提供了一系列IAP命令对片内Flash进行擦除编写等。

 

 

 

 

5、串口IAP程序分析

例程通过按键对开发板进行控制，INT0键擦除Flash，确认键等待串口IAP，向上键显示菜单，向下键执行应用程序，使用LCD来开发板状态，其主函数如下

int main(void)

{

uint32_t ints[4];

 

SystemClockUpdate();

 

LCD_BSP_Init(); //LCD初始化

LCD_Clear(Black);

LCD_SetBackColor(Black);

LCD_SetTextColor(White);

 

cmd = MENU; //命令状态初始化，显示菜单

while(1)

{

switch(cmd)

{

case READY:

if (!(LPC_GPIO2->FIOPIN & (1<<10)))

{

Screen_Fresh("Erasing Images...");

cmd = ERASE_FLASH;

}

else if(!(LPC_GPIO1->FIOPIN & (1<<29)))

{

cmd = MENU;

}

else if(!(LPC_GPIO1->FIOPIN & (1<<25)))

{

Screen_Fresh("Waiting for XMODEM Xfer...");

cmd = FLASH_IMG;

}

else if(!(LPC_GPIO1->FIOPIN & (1<<26)))

{

Screen_Fresh("Execute program");

cmd = SHOW;

}

break;

 

case MENU:

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

{

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

}

 

 

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

{

snprintf((char *)string[1], MAX_STRING_SIZE, "Part ID: %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;

case ERASE_FLASH:

 

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

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

Screen_Fresh("Erase Done");

else

Screen_Fresh("Erase FAIL");

cmd = READY;

break;

 

case FLASH_IMG:

 

received_data = 0;

 

vXmodem1k_Client(&load_image);

Screen_Fresh("Updata Complete");

cmd = READY;

break;

case SHOW:

Boot();

cmd = READY;

break;

}

}

}

当串口接收到数据后将数据写入到Flash，其写入步骤是：发送准备写扇区命令，执行RAM内容复制到Flash最后比较复制内容，其代码如下：

static uint32_t load_image(uint8_t *data, uint16_t length)

{

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;

return 1;

}

}

}

 

Screen_Fresh("FAIL (RESET & ERASE IMAGE)");

return 0;

}

else

return 0;

}

当程序全部写入到Flash后，按下向下按键，跳转到应用程序，首先修改中断向量表然后进入应用程序

void Boot( void )

{

SCB->VTOR = IMG_START_SECTOR & 0x1FFFFF80; //修改中断向量表

JMP_Boot(IMG_START_SECTOR);

}

堆栈地址更新，PC地址更新

__asm void JMP_Boot( uint32_t address ){

   LDR SP, [R0] ;堆栈地址更新

   LDR PC, [R0, #4] ;进入应用程序

}

 

 

 

7、操作步骤及实验现象

1、下载“宝马开发板串口IAP升级”例程，插上USB转串口线，打开超级终端，复位开发板。

 

2、按下按键INT0按键--擦除扇区

3、按下方向键确认键--等待从串口接收程序

4、串口打印‘C’字符等待接收数据

5、串口发送文件，选择“1K Xmodem”协议，选择要下载的应用程序bin文件，这里使用DAC例程作为测试。

6、发送文件

7、按下方向键向下键开始执行应用程序，可以用示波器测试P0.26输出正弦波信号

 

 

bin文件生成方法及设置：

打开要更新应用程序工程，这里使用“IAP升级DAC转换”程序，设置ROM空间地址（程序下载到Flash的地址），这里也是我们应用程序的入口地址0x10000

 

打开User选项，利用Keil自带的fromelf.exe生成bin文件，bin文件保存在Obj文件夹中，如下图添加“D:\Keil\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe --bin --output ./Obj/app.bin ./Obj/app.axf”，输入文件为app.axf，所以工程编译生成输出文件名设置为app，命令执行生成app.bin文件

 

打开Asm选项，定义“NO_CRP”，我们可以打开启动文件，当定义了“NO_CRP”后，那么我们后面的代码也就不起作用了，所以在需要加密的时候前面就一定不能再定义了代码读保护，也就是加密的关键字，经过加密后芯片再也无法擦除，由于我们这里程序需要使用到IAP升级，因此添加此定义

 

8、CAN 总线

CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。CAN属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。较之许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性：

1）网络各节点之间的数据通信实时性强 

2）缩短了开发周期 

3）已形成国际标准的现场总线 

4）最有前途的现场总线之一 

9、CAN IAP升级

关于LPC1768 CAN总线介绍可以参考“宝马开发板基础例程文档”第十九章“CAN总线”，这里就不在赘述了，CAN IAP例程使用两块宝马开发板进行实验，分为“CAN IAP编程板”与“CAN IAP接收板”，将编程板（ID=0x01）与接收板（ID=0x02）的CAN1进行连接（CAN1L对CAN1L，CAN1H对CAN1H），波特率为500K，编程板通过读取板上SD卡内的app.bin文件然后传输给接收板，每次传送1024字节，然后等待接收板发送“CONTINUE”信号继续发送下一个1K数据，直到发送完成，发送“UPDATAOK”通知接收板发送完成。其操作步骤与串口IAP类似，只是将通信方式有串口改为CAN总线，有兴趣的朋友可以修改成其他方式进行IAP下载。