I2C接口简介

I2C接口是由数据线SDA和时钟线SCL构成，在标准模式下通信速度可达到100kHz，快速模式下则可以达到400kHz，增强快速模式可达到1MHz。一帧数据传输从开始信号开始，在结束信号后停止，在收到开始信号后总线被认为是繁忙的，当收到结束信号后，总线被认为再次空闲。I2C接口具有主机和从机模式、多主机功能、可编程建立和保持时间、时钟延展功能、DMA存取数据、支持SMBus 2.0协议等特点。

图1. I2C框图

I2C接口通信

主机通信流程

主机通信初始化

主机时钟初始化在启动外设(I2CEN)之前，必须先设置I2Cx_CLKCTRL寄存器的各个位用以配置I2C主时钟。

― DIV[7:0]：I2C时钟分频

― SDAD[3:0]：数据保持时间（tHD;DAT）

― SCLD[3:0]：数据建立时间（tSU;DAT）

― SCLH[7:0]：SCL高电平时间

― SCLL[7:0]：SCL低电平时间

该寄存器的配置可以使用Artery_I2C_Timing_Configuration时钟配置工具计算，见第三章节。

低电平控制：当检测到SCL总线为低电平时，内部SCLL计数器开始计数，当计数值达到SCLL值时，释放SCL线，SCL线变为高电平。

高电平控制：当检测到SCL总线为高电平时，内部SCLH计数器开始计数，当计数值达到SCLH值时，拉低SCL线，SCL线变为低电平，当在高电平期间，如果被外部总线拉低，那么内部SCLH计数器停止计数，并开始低电平计数，这为时钟同步提供了条件。

图2. 主机时钟的产生

2. 主机通信初始化

在启动通讯前须先设定I2C_CTRL2寄存器中的几项参数：

1) 设置传输字节数

― ≤255字节

配置I2C_CTRL2的RLDEN=0，关闭重载模式

配置I2C_CTRL2的CNT[7:0]=N

― ＞255字节

配置I2C_CTRL2的RLDEN=1，使能重载模式

配置I2C_CTRL2的CNT[7:0]=255

剩余传输字节数N=N-255

2) 设置传输结束模式

― ASTOPEN=0：软件结束模式，当数据传输完成后，I2C_STS的TDC标志置1，软件设置GENSTOP=1或者GENSTART=1，发送STOP条件或者START条件。

― ASTOPEN=1：自动结束模式，当数据传输完成后，自动发送STOP条件。

3) 设置从机地址

― 设置寻址的从机地址值（I2C_CTRL2的SADDR）

― 设置从机地址模式（I2C_CTRL2的ADDR10）

ADDR10=0：7位地址模式

ADDR10=1：10位地址模式

4) 设置传输方向（I2C_CTRL2的DIR）

― DIR=0：主机接收数据

― DIR=1：主机发送数据

5) 开始传输

设置I2C_CTRL2的GENSTART=1，主机开始在总线上发送START条件和从机地址。

3. 主机10 bits寻址的特殊时序初始化

在10位地址传输模式下，I2C_CTRL2的READH10用于产生特殊时序，当READH10=1时，支持如下传输序：主机先发送数据给从机，然后再从从机读取数据，传输时序图如下图所示：

图3. 10位地址的读访问READH10=1

主机在软件结束模式（ASTOPEN=0）下，发送数据到从机，当数据发送完成后设置READH10=1，然后再从从机接收数据。

图4. 10位地址的读访问READH10=0

主机通信初始化软件接口

主机通信初始化所用到的软件接口通过独立的函数接口实现，如下：

i2c_init函数三个参数分别为：所使用的I2C、数字滤波值和主机时钟配置值。

i2c_transmit_set函数用于初始化通信参数，包括：所使用的I2C、从机地址、传输字节数、停止条件产生模式和起始条件产生模式。

i2c_addr10_mode_enable函数用于使能10位地址模式。

i2c_addr10_header_enable函数用于使能10位地址头读取时序，即主机发送完整的10位从机地址读序列或主机只发送10位地址的前7位。
主机发送流程

1) I2C_TXDT数据寄存器为空，I2C_STS的TDIS=1；

2) 向TXDT数据寄存器写入数据，数据开始发送；

3) 重复1、2步骤直到发送CNT[7:0]个数据；

4) 如果此时I2C_STS的TCRLD=1（重载模式），分为以下两种情况：― 剩余字节数N>255：向CNT写入255，N=N-255，TCRLD被自动清0，传输继续；― 剩余字节数N≤255：关闭重载模式（RLDEN=0），向CNT写入N，TCRLD被自动清0，传输继续。5) 结束时序― 停止条件产生：

软件结束模式（ASTOPEN=0）：此时I2C_STS的TDC置1，设置GENSTOP=1产生STOP条件；

自动结束模式（ASTOPEN=1）：自动产生STOP条件。

― 等待产生STOP条件，当STOP条件产生时，I2C_STS的STOPF置1，将I2C_CLR的STOPC写1，清除STOPF标志，传输结束。

图5. I2C主机发送流程图

图6. I2C主机发送时序图

主机发送流程软件接口

主机发送通过独立的函数接口实现，如下：

i2c_master_transmit函数为i2c_application.c文件所提供的应用层接口函数，参数包括：I2C结构体指针、从机地址、发送数据指针、发送数据字节数和函数超时时间。

注：此函数为Artery所提供的标准主机发送函数。用户也可根据前述主机发送流程，自行编写主机发送函数。
主机接收流程

1) 当收到数据后，RDBF=1，读取RXDT数据寄存器，RDBF被自动清零；

2) 重复步骤2直到接收CNT[7:0]个数据；

3) 如果此时I2C_STS的TCRLD=1（重载模式），分为以下两种情况：

― 剩余字节数N>255：向CNT写入255，N=N-255，TCRLD被自动清0，传输继续；

― 剩余字节数N≤255：关闭重载模式（RLDEN=0），向CNT写入N，TCRLD被自动清0，传输继续。

4) 当在接收到最后一个字节时，主机会自动发送一个NACK。

5) 结束时序

― 停止条件产生：

软件结束模式（ASTOPEN=0）：此时I2C_STS的TDC置1，设置GENSTOP=1产生STOP条件；

自动结束模式（ASTOPEN=1）：自动产生STOP条件。

― 等待产生STOP条件，当STOP条件产生时，I2C_STS的STOPF置1，将I2C_CLR的STOPC写1，清除STOPF标志，传输结束。

图7. I2C主机接收流程图

图8. I2C主机接收时序图

主机接收流程软件接口

主机接收通过独立的函数接口实现，如下：

i2c_master_receive函数为i2c_application.c文件所提供的应用层接口函数，参数包括：I2C结构体指针、从机地址、接收数据指针、接收数据字节数和函数超时时间。

注：此函数为Artery所提供的标准主机接收函数。用户也可根据前述主机接收流程，自行编写主机接收函数。

从机通信流程

从机通信初始化

从机地址配置

每个I2C从设备可同时支持2个从设备地址，由OADDR1和OADDR2指定

I2C_OADDR1

— 通过ADDR1EN使能

— 通过ADDR1MODE配置为7位（默认）或10位地址

I2C_OADDR2

— 通过ADDR2EN使能

— 固定7位地址模式

— 可通过ADDR2MASK[2:0]来在进行地址匹配比较时屏蔽掉0~7个LSB地址位

ADDR2MASK=0表示7位地址中的每一位都要参与匹配比较

ADDR2MASK=7表示任何非保留地址的7位地址都会被该从设备应答

2. 从机地址匹配

当I2C启用的地址选中匹配时，ADDRF中断状态标志会被置1，如果ADDRIEN位为1，就会产生一个中断。如果两个从地址都使能，在地址匹配产生ADDR中断时，可以查看状态寄存器中的ADDR[6:0]来得知是OADDR1还是OADDR2被寻址了。

3. 从机字节控制模式（通常SMBus模式下才使用）

从设备可以对每个收到的字节进行应答控制。

所需配置：SCTRL=1&RLDEN=1&STRETCH=0&CNT≥1

从机字节控制流程：

1) 每收到一个字节TCRLD置位，时钟延展于第8和第9个脉冲之间

2) 软件读取RXDT中的值，并决定是否置位ACK

3) 软件重装载CNT=1来停止时钟延展

4) 应答或非应答信号在第9个脉冲时刻出现在总线上

注意：

置位SCTRL时，必须开启时钟延展，即STRETCH=0

CNT可以是大于1的值，来实现多个字节以自动ACK接收完毕后再启动应答控制，从设备发送时推荐关闭SCTRL，此时无需字节应答控制。
从机通信初始化软件接口

从机通信初始化所用到的软件接口通过独立的函数接口实现，如下：

i2c_own_address1_set函数用于配置OADDR1地址模式以及ADDR1地址值。

i2c_own_address2_set函数用于配置ADDR2地址值以及ADDR2屏蔽位。

i2c_own_address2_enable函数用于使能ADDR2地址。

i2c_slave_data_ctrl_enable函数用于使能从机字节控制模式。

i2c_clock_stretch_enable函数用于使能从机时钟延展功能。

i2c_reload_enable函数用于使能发送数据重载模式。

从机发送流程

1) 响应主机地址，匹配时回复ACK；

2) TXDT为空时，置位TDIS，从设备写入发送数据；

3) 每发送一个字节会收到ACK，且置位TDIS；

4) 如果收到NACK位：

— 置位NACKF，产生中断；

— 从设备自动释放SCL和SDA（以便主设备发送STOP或RESTART）；

5) 如果收到STOP位：

— 置位STOPF，产生中断；

当从机发送开启时钟延展（STRETCH=0）时，在等待ADDRF标志时和发送前一个数据的第9个时钟脉冲后，会把TXDT中的数据拷贝到移位寄存器中，如果此时TDIS还是置位，表示TXDT没有写进待发送数据，将发生时钟延展，如下流程图：

图9. I2C从机发送流程图

需要注意的是，在时钟延展关闭（STRETCH=1）的情况下，如果在将要传输数据的第一个Bit位开始发送之前，也就是SDA边沿产生之前，如果数据还未写入TXDT数据寄存器，那么会发生欠载错误，此时I2C_STS的OUF将会置1，并将0xFF发送到总线。

为了能及时的写入数据，可以在通信开始前，先将数据写入到DT寄存器：软件先将TDBE置1，目的是为了清空TXDT寄存器的数据，然后将第一个数据写入TXDT寄存器，此时TDBE清零。

图10. I2C从机发送时序图

从机发送流程软件接口

从机发送通过独立的函数接口实现，如下：

指针、发送数据指针、发送数据字节数和函数超时时间。

注：此函数为Artery所提供的标准从机发送函数。用户也可根据前述从机发送流程，自行编写从机发送函数。
从机接收流程

1) 当收到数据后，RDBF=1，读取RXDT数据寄存器，RDBF被自动清零；

2) 重复步骤2直到所有数据接收完成；

3) 等待收到STOP条件，当收到STOP条件时，I2C_STS的STOPF置1，将I2C_CLR的STOPC写1，清除STOPF标志，传输结束。

图11. I2C从机接收流程图

图12. I2C从机接收时序图

从机接收流程软件接口

从机接收通过独立的函数接口实现，如下：

i2c_slave_receive函数为i2c_application.c文件所提供的应用层接口函数，参数包括：I2C结构体指针、接收数据指针、接收数据字节数和函数超时时间。

注：此函数为Artery所提供的标准从机接收函数。用户也可根据前述从机接收流程，自行编写从机接收函数。

I2C配置工具

功能简介

I2C配置工具Artery_I2C_Timing_Configuration.exe可以实现对主机和从机的时钟、数字滤波、模拟滤波配置。

资源准备

1) 软件环境Artery_I2C_Timing_Configuration.exe

图13. Artery I2C Timing Configuration

使用步骤

1) 选择芯片型号

选择当前使用的芯片型号，例如可以选择AT32F435、AT32F437。

2) 选择设备模式

• Master：主模式，I2C作为主机；

• Slave：从模式，I2C作为从机。

3) 选择I2C速度模式

• Standard-mode：标准模式，范围0~100kHz；

• Fast-mode：快速模式，范围0~400kHz；

• Fast-mode Plus：增强快速模式，范围0~1000kHz。

4) 设置I2C速度（单位kHz）

根据实际需求设置I2C通信速度，例如需要通信速度为10kHz，那么这里设置为10。

5) 设置I2C时钟源频率（单位kHz）

根据实际使用的I2C时钟源频率来配置，例如AT32435 I2C时钟源为PCLK1，当AT32435主频为288MHz，APB1为144MHz时，这里设置为144000。

6) 模拟滤波使能

On：打开；

Off：关闭。

模拟滤波使能后，将过滤50ns以下的脉冲。

7) 数字滤波（范围0~15）

数字滤波时间=数字滤波值x TI2C_CLK；

其中TI2C_CLK=1/I2C时钟源频率。

当值为0时，数字滤波关闭，当值>0时将过滤小于数字滤波时间的脉冲。

8) 上升时间（tr单位ns）SCL和SDA总线的上升沿，如图18所示。I2C协议中规定了在标准模式（Standard-mode）、快速模式（Fast-mode）、增强快速模式（Fast-mode Plus）下的范围，详情请参照表1。上升时间和上拉电阻的阻值关系很大，上拉电阻越小，上升时间越短，可以支持的通信速度就越快，但是功耗也越高。

表2中给出了一些常用上拉电阻阻值所对应的上升沿时间，实际可能会因为总线挂的设备数量、布线等差异而有所不同，仅供参考。

9) 下降时间（tf单位ns）

SCL和SDA总线的下降沿，如图18所示。I2C协议中规定了在标准模式（Standard-mode）、快速模式（Fast-mode）、增强快速模式（Fast-mode Plus）下的范围，详情请参照表1。

图14. 上升沿（tr）下降沿（tf）规范

表1. I2C时间规范

表2. 常用上拉电阻阻值的tr、tf参考值(VDD=3.3V)

注：该值是总线上连接两片AT32 MCU，一个作为主机，一个作为从机测试出来的值，实际可能会因为总线挂的设备数量、布线等差异而有所不同。

10) 产生代码

点击产生代码，上诉配置的值，将会以代码的形式产生出来，如下图红框所示，只需要将右侧输出的代码替换到自己的程序即可。

图15. 代码产生

案例 读写EEPROM

功能简介

使用硬件I2C接口对EEPROM存储设备进行读写访问。

资源准备

1) 硬件环境

对应产品型号的AT-START BOARD

4.7K上拉电阻

EEPROM存储设备

2) 软件环境

project\at_start_f4xx\examples\i2c\eeprom

软件设计

1) 配置流程

• 开启I2C外设时钟

• 配置I2C所复用的GPIO

• 配置I2C所用的DMA通道

• 使能I2C外设接口

• 写入EEPROM并读取写入的数据

• 比较读写数据内容是否正确

2)代码介绍

• main函数代码描述
  

实验效果

• 如若读写数据完全相同，则LED3会被点亮。
  

案例 轮询方式通信

功能简介

通过轮询方式让两块AT-START BOARD的I2C接口进行通信，测试作为主机或从机发送和接收数据。

资源准备

1) 硬件环境

对应产品型号的AT-START BOARD两块

4.7K上拉电阻

2) 软件环境

project\at_start_f4xx\examples\i2c\communication_poll

软件设计

1) 配置流程

• 开启I2C外设时钟

• 配置I2C所复用的GPIO

• 使能I2C外设接口

• 从机准备接收数据

• 主机发送数据

• 从机准备发送数据

• 主机接收数据

• 主机从机对比发送和接收到的数据是否正确

2) 代码介绍

• main函数代码描述

实验效果

• 通过宏定义：#define MASTER_BOARD来选择两块板子的主从关系；

• 如若主机或从机的读写数据完全相同，则LED3会被点亮，否则LED2会不停闪烁。
  

案例 中断方式通信

功能简介

通过中断方式让两块AT-START BOARD的I2C接口进行通信，测试作为主机或从机发送和接收数据。

资源准备

3) 硬件环境

对应产品型号的AT-START BOARD两块

4.7K上拉电阻

4) 软件环境

project\at_start_f4xx\examples\i2c\communication_int

软件设计

3) 配置流程

• 开启I2C外设时钟

• 配置I2C所复用的GPIO

• 使能I2C外设接口

• 使能I2C中断

• 从机准备接收数据

• 主机发送数据

• 从机准备发送数据

• 主机接收数据

• 主机从机对比发送和接收到的数据是否正确

4) 代码介绍

• main函数代码描述

• 主机中断处理函数代码描述

• 从机中断处理函数代码描述
  

实验效果

• 通过宏定义：#define MASTER_BOARD来选择两块板子的主从关系；

• 如若主机或从机的读写数据完全相同，则LED3会被点亮，否则LED2会不停闪烁。

案例 DMA方式通信

功能简介

通过DMA方式让两块AT-START BOARD的I2C接口进行通信，测试作为主机或从机发送和接收数据。

资源准备

5) 硬件环境

对应产品型号的AT-START BOARD两块

4.7K上拉电阻

6) 软件环境

project\at_start_f4xx\examples\i2c\communication_dma

软件设计

5) 配置流程

• 开启I2C外设时钟

• 配置I2C所复用的GPIO

• 配置I2C所使用的DMA通道

• 使能I2C外设接口

• 从机准备接收数据

• 主机发送数据

• 从机准备发送数据

• 主机接收数据

• 主机从机对比发送和接收到的数据是否正确

6) 代码介绍

• main函数代码描述

• 主机DMA发送接收完成中断处理函数代码描述
  

实验效果

• 通过宏定义：#define MASTER_BOARD来选择两块板子的主从关系；

• 如若主机或从机的读写数据完全相同，则LED3会被点亮，否则LED2会不停闪烁。

随着人们消费力及现代工业技术水平的提升，电吹风市场步入了绿色节能、高效多功能化产品的发展阶段，人们对电吹风的需求和要求都不断增加。传统电吹风采用交流电机使用寿命有限，维护不方便，能耗高、电机可调控性不高，已不能满足新一代消费者使用需求。高速风筒凭借其精巧的外观设计、舒适的手感、更低的噪声、出色的干发效果，快速博得消费者的青睐，成为电吹风产品迭代升级的方向。

电吹风风速的大小由电机转速所决定，传统马达转速通常在2万转以下，主要靠电热丝发热干发，对发质伤害大。高速风筒采用无刷马达，转速能达到每分钟10万转以上，高速气流快速吹走头发表面的水分，无需过高的温度就能够吹干头发，减少对头发的伤害。与普通电吹风相比，高速风筒具有噪声低、风量大、护发效果好、干燥时间短等优点。

雅特力AT32F4212高速风筒应用方案

基于市场新趋势，雅特力已推出高达12万转的高速风筒应用方案。采用无感FOC矢量控制，搭配雅特力最新电机控制算法，对速度控制信号产生快速响应，从而快速建立新的目标速度。在负载有较大改变后对速度进行稳健控制，具有转矩波动小、效率高、噪声小、动态响应快等优点。

作为电吹风的核心零部件，高速电机的技术突破成为行业进阶的关键环节，而MCU作为电机驱动器的控制核心，成了高性能驱动器设计的关键。

雅特力高速风筒采用高性价比AT32F4212系列电机MCU，主频高达120MHz，搭配Cortex-M4F核心运算，具有快速高效的算法能力，控制精度高。高频、高解析的PWM确保电机高效稳定运转，实现了电机工作时的低振动，使用电吹风时具有更舒适的手感。

AT32F4212集成丰富的接口资源，内置1个比较器和2路运算放大器OPA，可精简电路设计，有效减小高速风筒的体积和重量，同时降低物料成本，相对于市场上M0内核的高速风筒性能、性价比更高。

雅特力AT32F4212应用优势

• M4内核，120MHz主频，快速完成FOC算法和电流调节

• 内建高性能双OPA，精简电路并节省成本

• 整合内建比较器，可实现过流保护

• 高PWM频率与高PWM解析度

• 高级定时器输出多路互补PWM，驱动功率模块

• ADC规则和注入模式实现电流精准检测
  

11月6日，为期三天的ELEXCON深圳国际电子展暨嵌入式系统展在深圳会展中心（福田）盛大开幕！作为电子与嵌入式领域一年一度的行业盛会，吸引了众多业界人士的关注，现场汇聚了400+优质展商，雅特力作为32位微控制器的创新领导者，携工业控制、电机控制、消费电子、智能家居及汽车电子等五大领域近百款产品与方案亮相此次展会，全面展示了雅特力最新技术与成果，吸引了众多电子行业人士参观交流！

现场直击

开展首日，还有很多小伙伴没有来到活动现场，小编为大家带来新鲜出炉的现场实况，一览首日精彩瞬间！

AT32 MCU Family

AT32 MCU Family目前包含低功耗、超值型、主流型、高性能及无线型五大系列，此次展会重点展示了AT32F435、AT32F437系列超高性能MCU，主频高达288MHz；AT32WB415系列双模蓝牙BLE，已通过蓝牙SIG协会BQB认证；近期推出的AT32F4212系列双运放高性价比电机MCU，打造智慧精准的电机方案；以及即将推出的AT32L021系列入门级低功耗MCU，抢先一步获取新品信息和最新规格。

工业控制展区

雅特力不断拓宽市场领域及中高端市场，近两年不断在工控领域发力，AT32 MCU以高性能、高稳定性、高性价比、低功耗的优势在工业控制上得到越来越广泛的应用，此次展品中变频器、伺服驱动、PLC、微机综保、数字电源、断路器、DTU、授时服务器、BMS智能保护板等应用都备受关注。

电机控制展区

AT32 MCU搭配Cortex-M4F核心运算，具有快速高效的算法能力和高性价比的价格优势，可满足电机控制在系统复杂性、实时性和智能化等方面日益严苛的要求。现场展示了工业缝纫机控制器、无人机电调、智能无叶净化扇、高速风筒等电机应用，以及基于双ADC引擎AT32F413的低压电机开发板，运行了雅特力最新开发的电机库，可执行有位置传感器/无位置传感器FOC弦波矢量控制和120°方波BLDC电机控制，适用于多种电机驱动应用。

消费性应用展区

随着消费性应用需求的不断升级，使得对于MCU性能、集成度要求越来越高。雅特力持续深耕消费性应用领域，全系列搭载32位ARM® Cortex®-M4/M0+内核，在消费性领域有着相当成熟的应用经验，此次展会重点展示了读卡模块、数字对讲机、数位板、肩颈按摩仪等消费类电子产品，还有3D打印、纸币识别器、IP公共广播、VM二代呼吸机、注射泵等商务及医疗类电子产品。

智能家居展区

随着技术的进步和信息化程度的提高，以及人们对智能家电产品需求的提升，家电产品的智能化将会成为未来家电产品的主要形态。雅特力紧跟市场需求，坚持技术创新，全面促进家电产品实现智能化升级，本次展会现场展示了亚马逊智能开关、吸尘器、安防报警器、智能无叶净化扇等智能家居应用。现场还可以深度体验毫米波雷达在智能家居场景中的应用，通过AT32 MCU超强算力和搭配毫米波雷达，实现人体存在检测、距离检测、动态检测等功能。同时雅特力还提供IEC 60730安全B类库，帮助用户顺利通过IEC 60730 B类家电安全标准认证，快速研发出更安全、更可靠的产品。

车载应用展区

在汽车电子领域，AT32 MCU以高可靠、高安全、高性能等优势迅速占领部分市场，AT32F403A/F413系列MCU更是获得国内前三大汽车厂商采用并量产。目前在车载多媒体、ADAS/360全景、汽车仪表、T-Box、OBDII/CAN Box、车载协议盒等车载设备以及汽车尾箱控制、充电桩上得到大量应用。

IAP概述

工作原理

在应用中编程(IAP)是一种在现场通过 MCU 通信接口（例如 USART、USB、CAN 和以太网）进行固件升级的方式。

启动微控制器时，可以选择让其在以下任一模式运行：

• IAP模式，用于执行IAP代码

• 正常模式，用于执行应用程序代码

无论是IAP代码还是应用程序代码都位于微控制器的内置FLASH中，IAP代码通常存储在MCU FLASH的第一页，而用户应用程序代码则占据剩余的FLASH区域。

图1介绍了IAP操作流程

使用MCU以太网接口实现IAP

如果有以太网可用，则它通常是嵌入式系统中实现IAP功能的首选接口，其优势包含：

• 高速通信接口(10/100 Mbps)

• 通过网络(LAN或WAN)进行远程编程

• 可以使用FTP、TFTP、HTTP等基于TCP/IP栈的标准应用协议实现IAP

通过以太网在AT32F407上实现IAP

本应用笔记将介绍两种使用以太网通信外设在AT32F407上实现IAP的解决方案：

• 使用TFTP（简单文件传输协议）的IAP

• 使用HTTP（超文本传输协议）的IAP

这两种解决方案均基于LwIP栈(2.1.2), 它是轻量级的TCP/IP协议栈

使用TFTP实现IAP方法

使用TFTP实现IAP的方法广泛应用于需要具有固件升级功能的嵌入式系统应用中（例如，嵌入式Linux bootloader中）。

TFTP是一种在UDP传输层上执行的简单文件传输协议。此协议非常适合在局域网环境中使用。它基于客户端/服务器架构，在这种架构中，客户端会向服务器发出文件传输请求（读取或写入操作）。为实现IAP，需要在LwIP协议栈上实现一个简单的TFTP服务器，服务器只须处理来自PC的TFTP客户端的写入请求即可。

使用HTTP实现IAP方法

使用HTTP协议进行固件升级没有使用TFTP常见，但是在需要通过Internet进行远程编程时，这种解决方案就显得极为有用。这时，需要使用TCP传输协议来实现HTTP服务。

HTTP基于TCP协议运行，它提供了一个一种以HTML表单形式从Web客户端(Mozilla Firefox或Microsoft Internet Explorer)发送一个二进制文件的方式。这称为HTTP文件上传(RFC1867)。

本文档中的后续章节将详细介绍这两种IAP方法的实现，并会对如何使用软件进行说明。

使用TFTP实现IAP

TFTP概述

TFTP是一种基于UDP的简单文件传输协议。文件传输由TFTP客户端发起，会向TFTP服务器发送读取或写入请求。服务器确认请求后，即开始进行文件数据传输。数据将以固定大小的块尽情发送（例如每块含512个字节）。

必须在每个发出的数据块都得到接收方确认后，才可以发送下一个数据块。这种确认机制通过随各个数据块一同发送的编块号来实现。数据块小于固定块大小表示文件传输的结束。

图2描述了各种TFTP数据包的格式：

表1列出了TFTP操作码。

使用TFTP为AT32F407实现IAP

此IAP实现由基于LwIP TCP/IP栈的TFTP服务器组成。

此服务器会对远程TFTP客户端(PC)发来的写请求做出响应。

TFTP读请求会被忽略。

TFTP通常会将接收到的文件写入到文件系统，但是该服务器却并非如此，它会将接受到的数据块写入到MCU FLASH（用户FLASH区域中）。

注：在这个实现过程中，数据块大小固定为512个字节。

图3概述了使用TFTP实现IAP操作的过程。

使用软件

要通过TFTP对IAP进行测试，需执行以下步骤：

1. 在iap.h文件中，取消USE_IAP_TFTP选项的注释。

2. 重新编译软件。使用生成的映射文件，确保IAP代码区域之间没有重叠（从地址0x0开始），而且用户FLASH区域从以下地址开始：APP_START_SECTOR_ADDR（在iap.h中定义）。

3. 在AT32 FLASH中编写并运行软件程序。

4. 要进入IAP模式，需要在按住开发版上的USER Key。

5. 分配完IP后（可以是静态或动态地址），用户即可启动IAP流程。

6. 在PC侧，打开TFTP客户端（例如Tftpd64），然后配置TFTP服务器地址（Tftpd64中的主机地址）

7. 单击Tftpd64实用程序中的Put（写入）按钮，启动文件写请求

8. 在IAP操作结束时，可以复位开发板并在AT32 FLASH中运行刚刚编写的应用程序

使用HTTP实现IAP

HTTP文件上传概述

RFC1867中定义了使用HTTP进行文件上传。此文件上传方法是基于HTTP表单。发送原始二进制数据时，要使用HTTP POST方法而不是GET方法。

以下是一个HTML代码示例，用于实现基于表单的文件上传：

注：在发送文件数据前，Web客户端会首先发送HTTP头文件数据，其中包含诸如文件名称和内容长度等信息，Web 服务器必须对其中的一些信息进行解析。

Web客户端使用的HTTP头文件格式并不总是相同。图6显示的是Internet Explorer在POST请求中的HTTP头文件格式。图7显示的是Mozilla Firefox的HTTP头文件格式。

HTTP Web服务器必须能够处理这些不同的格式。

使用HTTP在AT32F407上实现IAP

此IAP实现由基于LwIP栈的HTTP Web服务器组成。

在浏览器中输入的AT32的IP地址后，将显示登录Web页面（图8）。此登录Web页面只有已获授权的用户才能使用IAP文件上传功能。

注：1. 默认的User ID（用户ID）为user, Password（密码）为at32
2. 如果User ID（用户ID）或Password（密码）不正确，登录Web页面会重新加载。

登录成功后，浏览并选择要上传到AT32 FLASH的二进制文件

注：确保二进制文件大小不超过AT32用户FLASH区域的总容量。
单击Upload（上传）按钮后（参见图x），将向服务器发出POST请求。这时，服务器开始擦除用户FLASH区域的全部内容，等待接受二进制文件原始数据。然后将街收到的数据写入用户FLASH区域。

注意，要接收的数据总长度信息将从传输开始时发出的HTTP头文件数据中提取。

在IAP操作结束后，Web页面将只是IAP操作成功，同时显示一个可用于复位MCU的按钮。

图10对使用HTTP实现IAP方法进行了总结

使用软体

要使用HTTP对IAP进行测试，需执行以下步骤：

1. 在iap.h文件中，取消选项USE_IAP_HTTP的注释。

2. 重新编译软件，使用生成的映射文件，确保IAP区域代码之间没有重叠（从地址0x0开始），而且用户FLASH区域从以下地址开始：APP_START_SECTOR_ADDR（在iap.h中定义）。

3. 在AT32 FLASH中编写并运行软件程序。

4. 要进入IAP模式，需要再按住开发版上的USER Key。

5. 分配完IP地址后（可以是静态或动态地址），用户即可启动IAP流程

6. 打开Web客户端（Mozilla Firefox或Internet Explorer），输入AT32 IP地址

7. 会显示登录Web页面。在User ID（用户ID）字段中输入”user”，在Password（密码）字段中输入”at32”，然后按下Login（登录）按钮。

8. IP操作结束后，将加载新的Web页面，只是文件上传操作已经成功完成。

9. 可以按下Reset MCU（复位MCU）按钮复位MCU，然后在AT32 FLASH中运行刚刚编写的应用程序。

注：使用以下Web客户端对软件进行测试：Microsoft Internet Explorer 11和Mozilla Firefox 80.0

已知限制

二进制文件中添加的额外字节

Internet浏览器（Microsoft Internet Explorere或Mozilla Firefox）会在上传的二进制文件的末尾添加一个随机边界标记（根据RFC1521规定，此标记不得超过72个字节）。在最新的IAP软件版本中，并没有删除此边界标记，而是在空间足够的情况下将其存储在FLASH中。如果没有足够空间，则不会在FLASH中写入额外字节，也不会返回错误。

环境

硬件配置

1. DM9162以太网模块

2. AT-START-F407开发板

3. 以太网线

软件源码

utilities\at32f407_emac_iap_demo\source_code\bootloader, emac iap源程序，运行iap升级程序

MAC地址和IP地址设置

在netconf.h文件中对MAC地址进行了定义。

默认的MAC地址固定为：00:00:44:45:56:01。

在netconf.h文件中对IP地址进行了定义。

IP地址可以设置为静态地址，也可以设置为由DHCP服务器分配的动态地址。默认的静态地址为：192.168.81.37。

可以通过在lwipopts.h文件中使能LWIP_DHCP来选择DHCP模式。

软件文件组成

注：表格中没有列出标准固件库和LwIP栈中所使用的文件。

构建IAP映像

为了构建IAP映像（将会使用IAP软件加载），应确保以下几点：

1. 编译/链接的软件必须从用户FLASH区域的起始地址开始运行（此地址应与iap.h的
APP_START_SECTOR_ADDR 中所定义的地址相同）。

2. 将向量表的起始地址配置为用户FLASH区域的起始地址：
A. 在应用程序代码中，使用misc.h/.c驱动程序的NVIC_SetVectorTable函数来重新定位应用程序加载地址的向量表。

例如，将向量表基本位置设置为0x08010000：

NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x10000);

B. 通过修改system_at32f4xx.c文件中定义的VECT_TAB_OFFSET常量的值。

例如，将向量表基本位置设置为0x08010000：

#define VECT_TAB_OFFSET 0x10000

3. 编译后的软件大小不超过用户FLASH区域的总容量。

电子科技产品迭代更新，消费性产品逐步迈向智能化，且绿色环保意识提升，随写即丢的纸本已渐渐无法满足数字时代需求，数位板也就此诞生。数位板属于计算机输入设备的一种，由一块电子平板和一支电磁感应笔所组成。相较传统绘图工具，数位板能通过USB或蓝牙BLE与计算机设备连接，直接将数据传送至计算机屏幕上显示手绘效果，在作业效率及图像质感细致度上大幅提升，目前生活中，如医院、银行、电信业的电子签名，以及教育产业、创作设计等，都十分常见。

数位板采用的是电磁式感应原理，依靠电磁笔操作过程中和面板下的感应天线产生磁场变化来判别，电磁笔为信号发射端，主机中电磁感应板为信号接收端，当接近感应时磁通量发生变化，经由精密放大器放大后传送到A/D转换电路进行信号采集，通过A/D转化后由MCU读取，并且通过MCU算法，处理计算接触点的坐标，最后在PC或LCD液晶屏幕上显示。过去因手指的摩擦力太大，无法呈现较精细的笔划，同时由于数位板系统的规格大小与功能特性局限，因此开发出了电磁感应笔，用来作为手写面板与用户的媒介，笔划精确度高、反应速度快，能够实现接触点的坐标显示、图像显示及轨迹显示等功能，当用户在数位板上画图、写字或描绘图形时，通过MCU能够迅速跟踪电磁感应笔的动作，使图形完整地在PC或LCD上显示轨迹。

雅特力AT32 MCU采用32-bit ARM® Cortex®-M4/M0+内核，具有高性能、高精度及高稳定性优势等，特别适合用来解决手写识别问题，使用上更加贴近使用者习惯，并且提供三种低功耗电源模式，包括睡眠、深睡眠和待机状态，使产品在长时间工作下，仍可维持适当的电流消耗。如超值型AT32F415系列和无线型AT32WB415系列，主频高达150MHz，最高可支持256KB Flash和32KB SRAM，同时内建USART/SPI/I2C/OTG/CAN等标准通讯接口，便于开发者连接各类无线模块、传感器等扩充产品功能，满足多种应用需求。

AT32F415系列和AT32WB415系列MCU产品应用特点

• 丰富外设整合UART、SPI、I2C、USB OTG、CAN等多种标准通讯接口，产品应用领域广泛

• 内建12-bit独立ADC，2Msps采样率，可同时运作，且多达8个采样高速通道，提高量测位置坐标分辨率

• 宽电源电压范围2.6-3.6V，有助量测值恒定及提升可靠性

• 采用BLE5.0 SoC芯片，支持蓝牙2.4GHz频段，Rx灵敏度可达到-97dBm，Tx值介于-20dBm~+4dBm之间，有效范围传输超过30m，实现高识别精度和控制功能(仅限AT32WB415系列)

• 支持工业级别温度范围-40℃~105℃，即便处在恶劣环境下仍可长期稳定操作

• 搭配雅特力提供丰富的开发软件工具，简单设定即可完成操作设计