如何使用AT32F437以太网通信接口实现在应用中编程(IAP)

cathy的头像
cathy 发布于:周二, 11/22/2022 - 14:40 ,关键词:

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

1.png

图1 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AT32F437上实现IAP

本应用笔记将介绍两种使用以太网通信外设在AT32F437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:

2.png

图2 TFTP数据包

表1列出了TFTP操作码。

3.png

表1 TFTP操作码

使用TFTP为AT32F437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。

4.png

图3 使用TFTP实现IAP流程图

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

5.png


图4 TFTP64对话框

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:

6.png

图5 文件上传HTML表单的浏览器画面

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。

7.png

图6 IE11 HTTP头文件格式

8.png

图7 Mozilla Firefox HTTP头文件格式


使用HTTP在AT32F437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。

9.png

图8 登录web页面

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。

10.png

图9 文件上传完成web页面

图10对使用HTTP实现IAP方法进行了总结

11.png

图10 使用HTTP实现IAP的流程图

使用软件

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,需要再按住开发板上的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\AT32F437_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

12.png

表2 介绍了项目源文件

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。

来源:AT32 MCU 雅特力科技

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 16