基于A(yíng)RM處理器的IAP功能實(shí)現配變監測終端程序遠程更新的

1 LPC2378芯片介紹

LPC2378是一款基于A(yíng)RM7TDMI-S的32位處理器。它具有512 KB的片內Flash程序存儲器、32 KB的靜態(tài)RAM(SRAM)，以及在系統編程(In-System Programming，ISP)和在應用編程(In-Application Program-ming，IAP)功能。由于程序對內存需求比較大，所以外擴了一片64 KB的SRAM。

通常，程序的下載可通過(guò)3種方式實(shí)現：

①采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統。該方法加大了系統對存儲容量的要求，增加了硬件和軟件成本。

②采用增加外控制燒錄系統的方法。該方法同樣增加了系統的復雜度和成本，且降低了系統本身的可靠性。

③采用IAP技術(shù)。該方法充分利用芯片本身的功能，不增加外圍器件，是一種最佳的實(shí)現方案。

1.1 LPC2378的FIash扇區

IAP命令以“扇區”為單位進(jìn)行操作，操作時(shí)需要指定扇區號。LPC2378的扇區分布如表1所列。IAP、ISP和RealMonitor程序都位于Boot區，Boot區位于地址0x000TE000～0x0007FFFF處。IAP命令不允許對Boot扇區執行寫(xiě)／擦除／運行操作。



1.2 LPC2378的IAP功能

IAP程序是Thumb代碼，位于地址0x7ffffff1。IAP功能可用下面的C代碼來(lái)調用。

定義IAP程序的入口地址：
# define IAP_ENTER_ADR 0x7ffffff1
定義函數類(lèi)型指針：
Typedef void(* IAP)(uint32[ ]，uint32[ ])
IAP iap_entry；
設置函數指針：
Iap_entry=(IAP) IAP_ENTER_ADR；
使用下面的語(yǔ)句來(lái)調用IAP：
Iap_entry(command，result)；

IAP功能主要通過(guò)調用iap_entry()函數來(lái)實(shí)現。IAP命令和定義的函數如表2所列。



在進(jìn)行片內Flash修改時(shí)，首先需要讀取器件的ID和Boot代碼命令版本；確認無(wú)誤后，選擇準備編程的扇區；然后擦除扇區并執行扇區查空，將RAM內容復制到Flash中；最后進(jìn)行RAM內容與Flash的比較，檢查是否復制成功。

2 遠程更新的實(shí)現

2.1 程序分區

軟件開(kāi)發(fā)采用ADS1.2集成開(kāi)放環(huán)境。ADS全稱(chēng)為ARM Developer Suite，是ARM公司推出的ARM集成開(kāi)發(fā)工具。在A(yíng)DS鏈接選項ARM Linker中選擇Scattered方式后，通過(guò)修改．scf文件可以將程序編譯成應用程序和更新程序兩部分。其中，應用程序占用0～21扇區，用于實(shí)現終端的功能；更新程序占用22～27扇區，在終端出廠(chǎng)后不再進(jìn)行修改。當進(jìn)行程序更新時(shí)，利用IAP功能對應用程序部分進(jìn)行擦除改寫(xiě)，以實(shí)現終端應用程序的更新。鏈接用的．scf文件定義如下：



在．scf文件中，RO表示程序代碼數據內容，RW和ZI表示該程序部分中定義的通用數據變量和需進(jìn)行零初始化的數據變量。ROM_MAIN部分主要包括應用程序部分和其定義的數據。ROM_EXEC是應用程序的代碼區域，位于片內Flash，地址從0開(kāi)始。IRAM中是程序運行的堆棧，位于片內RAM中。ERAM是應用程序定義的數據變量，位于片外RAM中。LOADER部分是更新程序的代碼區域，位于片內Flash，地址從0x78000開(kāi)始。程序編譯、鏈接完成后，ADS會(huì )生成兩個(gè)名為ROM_MAIN和LOADER的十六進(jìn)制文件。在需要程序更新時(shí)，主站將完成二進(jìn)制提取的ROM_MAIN文件通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)的方式發(fā)送給終端，終端全部收到后調用更新程序進(jìn)行程序更新。但由于提取完的二進(jìn)制文件仍然比較大，需要對其進(jìn)行壓縮，以降低通信費用。

2.2 程序更新的實(shí)現方法

程序運行流程如圖1所示。終端在程序啟動(dòng)時(shí)，先檢查是否需要程序更新，如果不需要則正常進(jìn)入main()函數運行。在運行過(guò)程中，當遇到主站發(fā)過(guò)來(lái)的壓縮程序包時(shí)，首先需要對壓縮程序包進(jìn)行檢查，如果無(wú)誤，則將其存到對應位置的外部Flash中。當收到主站的程序更新命令時(shí)，終端需要對接收到的全部壓縮程序包進(jìn)行檢查，確認無(wú)誤后置位程序更新標志，保存當前數據并復位。當終端程序再次啟動(dòng)，發(fā)現有程序更新標志時(shí)，則調用更新程序。在更新程序中，首先從外部Flash中取出壓縮的程序包，然后對其進(jìn)行解壓縮，并將壓縮后的程序復制到對應的內部Flash扇區中。當所有的壓縮程序包都解壓復制后，清除程序更新標志，然后復位。終端再次啟動(dòng)后，運行的就是更新之后的應用程序了。



2.3 解壓縮算法在更新程序里的實(shí)現

在程序編譯、鏈接完后，對應用程序生成的ROM_MAIN．hex文件進(jìn)行二進(jìn)制提取。雖然可以使文件大大減小，但所生成的文件仍然很大，需要進(jìn)一步壓縮。本文采用LZW壓縮算法對其進(jìn)行壓縮，LZW(Lempel-Ziv-Welch)壓縮算法是一種串表式無(wú)損壓縮技術(shù)，支持流式解壓縮，可以根據內存大小選擇合適的最大字典串長(cháng)。表3顯示了對ROM_MAIN．hex文件(940 KB)進(jìn)行二進(jìn)制提取，以及提取后對其進(jìn)行LZW壓縮各階段的文件大小。



當需要進(jìn)行程序更新時(shí)，將壓縮后的文件發(fā)送給終端。終端收到全部程序壓縮包并確認無(wú)誤后，進(jìn)行復位并調用更新程序。在更新程序中，由于內存的限制，每次從外部Flash讀取1 024字節進(jìn)行解壓縮。當解壓出的字節數達到512時(shí)，調用IAP功能函數，并將這512個(gè)字節復制到內部Flash中，繼續進(jìn)行解壓縮。之前讀取的1 024個(gè)字節解壓完畢后，再重新從外部Flash進(jìn)行讀取解壓，直到對應用程序完全解壓并復制完為止。

結 語(yǔ)

本文介紹了基于LPC2378的IAP功能實(shí)現配變監測終端程序遠程更新的方法，并將LZW壓縮算法應用于程序更新中。該產(chǎn)品投入運行一年多以來(lái)，取得了良好的運行效果。此項技術(shù)具有一定普遍性，略加修改可以應用到其他同類(lèi)產(chǎn)品中。