基于IAP技術(shù)的ADuC702x固件升級方案

　　摘要：本文介紹了一種基于ADuC702x的智能儀表在應用編程升級固件程序的方案。該方案已成功應用于光通訊和其他產(chǎn)品中，使產(chǎn)品的固件程序升級變得簡(jiǎn)單方便，且實(shí)踐驗證具有高可靠性。

　　關(guān)鍵詞：ADuC702x;IAP;在應用編程;遠程升級

　　引言

　　目前，智能儀表等產(chǎn)品的設計主要以微控制器為控制核心，但是其設計往往不可能一步到位，尤其是固件程序部分，需要根據產(chǎn)品使用反饋不斷地進(jìn)行修改和完善。當程序需要根據用戶(hù)需求變更時(shí)，傳統情況下需要將產(chǎn)品拆卸下來(lái)返回原廠(chǎng)修改程序，或請專(zhuān)業(yè)的維修服務(wù)人員親自到設備現場(chǎng)，將設備取下或者打開(kāi)設備，通過(guò)JTAG方式連接PC等來(lái)重新燒寫(xiě)程序。在應用編程(In Application Programming，IAP)技術(shù)可實(shí)現對產(chǎn)品的在應用升級。

　　ADuC702x系列微處理器由ADI公司生產(chǎn)，集成了ARM7TDMI 16位/32位RISC(精簡(jiǎn)指令集計算機)內核，具有8kB的SRAM、62kB的Flash/EE存儲器，可通過(guò)UART或JTAG端口在線(xiàn)編程，最高處理能力達44MIPS。當工作頻率為41.78 MHz時(shí)，典型的功耗為120mW。

　　ADuC702x在線(xiàn)IAP升級方案

　　ADuC702x系列微處理器物理存儲結構地址如圖1所示，其程序通常放置在62kB的Flash/EE存儲器內，該Flash/EE可通過(guò)該系列微處理器內部Flash Control Interface進(jìn)行讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)操作，通過(guò)該操作實(shí)現IAP固件程序升級功能。后續IAP方案研究和程序設計均針對該Flash/EE實(shí)施。

　　使用IAP對ADuC702x升級，首先需要了解ADuC702x的Flash/EE基本存儲結構和對程序存放的Flash/EE進(jìn)行合理分區規劃。Flash/EE基本存儲結構如圖2所示，從圖中可以看出，Flash/EE地址從0x00080000到0x0008FFFF，總大小為64kB，其Flash(閃存)的位寬為16位，因而Flash大小即為32k×16b。Flash中512B(即256×16b)為一塊，為最小Flash讀寫(xiě)操作單元。64kB Flash中有2kB(1k×16b)用于該系列微處理器出廠(chǎng)固化啟動(dòng)引導程序，即為On-Chip kernel(片上內核)，該段程序空間不能為用戶(hù)所使用。另外一部分62kB(31×16b)為用戶(hù)可使用程序段，該段程序用于存放用戶(hù)代碼，在IAP方案設計中IAP操作指代對此62kB的Flash/EE操作。

　　通過(guò)對62kB此段用戶(hù)可使用的Flash/EE做一定的分區規劃和操作，實(shí)現IAP固件程序升級。對62kB此段Flash/EE規劃如圖3所示。從圖3中可知，IAP使用將用戶(hù)可使用的Flash/EE劃分為了三個(gè)區：Bootloader區，User Application區以及Flag標志區。三個(gè)Flash區功能描述如下。

　　1. Bootloader區：用來(lái)存放用戶(hù)編寫(xiě)的Bootloader代碼，該代碼類(lèi)似于PC機的BIOS(基本輸入輸出系統)，一旦固化成功，該段程序將不再更改，除非Bootloader代碼出現BUG(錯誤)，該段程序只能用ISP(在系統編程)方式通過(guò)串口通訊或者JTAG方式寫(xiě)入ADuC702x內部。

　　2. User Application(用戶(hù)應用)區：該區用來(lái)存放用戶(hù)應用程序代碼，用戶(hù)代碼的固化需要有配套的PC機程序通過(guò)串口來(lái)完成，該PC機程序需要根據指定的協(xié)議和流程編寫(xiě)，該協(xié)議和流程將在下文中給出。

　　3. Flag標志區：用來(lái)存放各個(gè)標志，用戶(hù)代碼程序是否有效標志，是否進(jìn)入Bootloader標志(該標志用來(lái)IAP更新應用程序)。Flag定義如圖4所示。

　　程序啟動(dòng)流程如圖5所示。

　　下文對Bootloader程序、User程序設計以及Flag進(jìn)行詳細的闡述。

　　BootLoader程序設計及固化

　　一、BootLoader程序設計

　　本設計在Keil for ARM集成環(huán)境下使用。首先在Keil軟件下新建一個(gè)工程，并選擇芯片型號為ADuC702x，且不拷貝startup文件。然后分別添加對應源文件，在Keil環(huán)境中配置BootLoader程序起始地址為0x00080000，大小0x5000;SM起始地址為0x00010040，大小為0x1FC0。

　　二、Bootloader程序固化

　　Bootloader固化有兩種方式：UART0和JTAG。UART0固化程序參照ADI公司ARMWSD.exe;JTAG下載可以使用ULINK系列仿真器。