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AT32 MCU如何使用OTA通過USART實現(xiàn)對固件的在線升級更新

jf_pJlTbmA9 ? 來源:AT32 MCU 雅特力科技 ? 作者:AT32 MCU 雅特力科技 ? 2023-10-26 17:09 ? 次閱讀

概述

空中下載技術(shù)OTA(Over-the-Air Technology)是用戶自己的程序在運行過程中對User Flash的部分區(qū)域進行燒寫,目的是為了在產(chǎn)品發(fā)布后可以方便地通過預留的通信口,對產(chǎn)品中的固件程序進行更新升級。通常實現(xiàn)OTA功能時,即用戶程序運行中作自身的更新操作,需要在設計固件程序時編寫兩個項目代碼,第一個項目程序為Bootloader區(qū)域,第二個項目程序App代碼為真正的功能代碼,執(zhí)行應用和升級。這兩部分項目代碼同時燒錄在User Flash中。

wKgaomUD6wmAaqAIAAFJmTHMFzA537.jpg 圖1. OTA代碼執(zhí)行流程

在上圖所示流程中,MCU復位后,從0x08000004地址取出復位中斷向量的地址,并跳轉(zhuǎn)到復位中斷服務程序,在運行完復位中斷服務程序之后跳轉(zhuǎn)到Bootloader的main函數(shù),如圖標號①所示;在執(zhí)行完Bootloader以后(App代碼為圖中FLASH灰底部分App程序的復位中斷向量起始地址為0x08000004+N+M),跳轉(zhuǎn)至App程序的復位向量表,取出App程序的復位中斷向量的地址,并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行App程序的復位中斷服務程序,隨后跳轉(zhuǎn)至App程序的main函數(shù),如圖標號②和③所示,同樣main函數(shù)為一個死循環(huán),并且注意到此時AT32的FLASH,在不同位置上,共有兩個中斷向量表。

在main函數(shù)執(zhí)行過程中,如果CPU得到一個中斷請求,PC指針仍強制跳轉(zhuǎn)到地址0x08000004中斷向量表處,而不是App程序的中斷向量表,如圖標號④所示;程序再根據(jù)我們設置的中斷向量表偏移量,跳轉(zhuǎn)到對應中斷源新的中斷服務程序中,如圖標號⑤所示;在執(zhí)行完中斷服務程序后,程序返回main函數(shù)繼續(xù)運行,如圖標號⑥所示。

通過以上兩個過程的分析,我們知道OTA程序必須滿足兩個要求:

1) App程序必須在Bootloader程序之后的某個偏移量為x的地址開始。

2) 必須將App程序的中斷向量表相應的移動,移動的偏移量為x。

AT32 USART OTA 快速使用方法

硬件資源

文檔中是用AT-START-AT32F403A實驗板的硬件條件為例,OTA demo源代碼還包括AT32其他型號,用戶只需編譯對應型號工程燒錄于AT-START實驗板運行即可。

1) 指示燈LED2/LED3/LED4
2) USART1(PA9/PA10)
3) AT-START實驗板

軟件資源

1) tool_release

● IAP_Programmer.exe,PC機tool,用于演示OTA升級流程
2) source_code
● Bootloader,Bootloader源程序,運行LED2閃爍
● App_led3_toggle,App1源程序,運行LED3閃爍
● App_led4_toggle,App2源程序,運行LED4閃爍

注:工程基于keil v5建立,若用戶需要在其他編譯環(huán)境上使用,請參考對應BSP目錄AT32F403A_407_Firmware_Library_V2.x.xprojectat_start_f403atemplates中各種編譯環(huán)境(例如IAR6/7/8,keil 4/5,eclipse_gcc)進行對應修改即可。

OTA Demo 使用

本文檔描述了兩種常用的OTA應用demo,template app和dual app,后面章節(jié)會分別介紹。
1) 打開Bootloader工程源程序,選擇對應MCU型號的target編譯后下載到實驗板

2) 打開IAP_Programmer.exe

3) 選擇正確的串口、APP下載地址和bin文檔,點擊Download下載,如下圖

4) 觀察LED2/3/4閃爍,LED2閃爍-Bootloader工作,LED3閃爍-App1工作,LED4閃爍-App2工作

wKgZomUD6wqAPDFpAAB1dQpH0yc446.jpg 圖2. IAP demo上位機

Template app OTA程序設置

地址分布

wKgaomUD6wuAdDi8AABlLTCpWCI763.jpg 圖3. Flash地址分配

注:Bootloader區(qū)域最后一個扇區(qū),用于存放防止升級過程出錯(掉電等異常情況)的flag,用戶編譯修改Bootloader時,要保證不覆蓋flag的地址。

執(zhí)行流程

OTA分為Bootloader、App和Template三部分,應用在App中執(zhí)行,Template僅作為新App固件數(shù)據(jù)的臨時存放空間。程序執(zhí)行整體流程框圖如下:

wKgZomUD6w2AZqL1AACzCy4-8z4139.jpg 圖4. 程序執(zhí)行流程

Bootloader project 設置

1) Keil設置

wKgZomUD6xCAcUuEAACaxjOrM9w527.jpg 圖5. Bootloader project中address 1在Keil設置

2) Bootloader源程序修改ota.h文件中

wKgaomUD6xGAdlNGAABdktCp2XE365.jpg 圖6. Bootloader project中address 2在程序中設置

App project 設置

OTA demo提供了2個App程序供測試用,皆以address 2(0x800 4000)為起始地址。App1 LED3閃爍,App2 LED4閃爍。以App1為例,設計步驟如下:

1) Keil工程設置

wKgaomUD6xOAcVIHAACYAmxdZ_I902.jpg 圖7. App project中address 2在Keil設置

2) App1源程序設置

wKgZomUD6xSAMM_9AABG78OsTiA043.jpg 圖8. App project向量表偏移在程序中設置

3) 編譯生成bin文件

通過User選項卡,設置編譯后調(diào)用fromelf.exe,根據(jù).axf文件生成.bin文件,用于OTA更新。通過以上3個步驟,我們就可以得到一個.bin的APP程序,通過Bootloader程序即可實現(xiàn)更新。

4) 開啟debug app code功能

如果在設計App code過程中需要對App project進行單獨調(diào)試,請按照以下操作。

● 先下載Bootloader工程
● 再調(diào)試App工程

Dual app OTA與程序設置

地址分布

wKgaomUD6xWAEikVAABpg9oxyS8227.jpg 圖9. Flash地址分配

注:Bootloader區(qū)域最后2個扇區(qū),用于存放App是否正常的flag,用戶編譯修改Bootloader時,要保證不覆蓋flag的地址。

執(zhí)行流程

OTA分為Bootloader、App1和App2三部分,應用在App1或App2中執(zhí)行。程序執(zhí)行整體流程框圖如下:

wKgZomUD6xaAB8mCAADjF9QDRsc745.jpg 圖10. 程序執(zhí)行流程

Bootloader project設置

3) Keil設置

wKgZomUD6xiAAln6AACZVIJoK0A377.jpg 圖11. Bootloader project中address 1在Keil設置

4) Bootloader源程序修改ota.h文件中

wKgaomUD6xmAZHKYAACGbo1h-IU000.jpg 圖12. Bootloader project中address 2在程序中設置

App project設置

OTA demo提供了2個App程序供測試用,app_led3_toggle以0x800 4000為起始地址,app_led4_toggle以0x8080000為起始地址。App1 LED3閃爍,App2 LED4閃爍。以App1為例,設計步驟如下:

5) Keil工程設置

wKgaomUD6xqAWUB9AACYCywq6kg147.jpg 圖13. App project中address 2在Keil設置

6) App1源程序設置

wKgZomUD6xyADpDlAABHMICCwkA702.jpg 圖14. App project向量表偏移在程序中設置

7) 編譯生成bin文件

通過User選項卡,設置編譯后調(diào)用fromelf.exe,根據(jù).axf文件生成.bin文件,用于OTA更新。通過以上3個步驟,我們就可以得到一個.bin的APP程序,通過Bootloader程序即可實現(xiàn)更新。

8) 開啟debug App code功能

如果在設計App code過程中需要對App project進行單獨調(diào)試,請按照以下操作。

● 先下載Bootloader工程
● 再調(diào)試App工程

Bootloader/App與上位機串口通信協(xié)議

程序與上位機通信,接收固件升級數(shù)據(jù),上位機端和嵌入式端通信協(xié)議如下:

1) 上位機通信協(xié)議

wKgaomUD6x2AA2XiAAFz5Tq5JDA576.png 圖15. 上位機通信協(xié)議

2) 嵌入式端下位機通信協(xié)議

wKgZomUD6x6AENKiAAHGcNr0Fas979.png 圖16. 下位機通信協(xié)議

注:ACK:0xCCDD
NACK:0xEEFF
Data:0x31+Addr+數(shù)據(jù)+chenksum(1byte)
Addr:4bytes,高位在前
Kbytes,下載數(shù)據(jù),不足2K內(nèi)容填充0xFF
Checksum:1byte,4bytes的Addr+2KBytes數(shù)據(jù)的校驗和的低八位

關(guān)于雅特力

雅特力科技于2016年成立,是一家致力于推動全球市場32位微控制器創(chuàng)新趨勢的芯片(MCU)設計公司,專注于ARM ?Cortex?-M4/M0+的32位微控制器研發(fā)與創(chuàng)新,全系列采用55nm先進工藝及ARM? Cortex?-M4高效能或M0+低功耗內(nèi)核,締造M4業(yè)界最高主頻288MHz運算效能,并支持工業(yè)級別芯片工作溫度范圍(-40°~105°)。

雅特力目前已累積相當多元的終端產(chǎn)品成功案例:如微型打印機、掃地機、光流無人機、熱成像儀、激光雷達、工業(yè)縫紉機、伺服驅(qū)控、電競周邊市場、斷路器、ADAS、T-BOX、數(shù)字電源、電動工具等終端設備應用,廣泛地覆蓋5G物聯(lián)網(wǎng)、消費、商務及工控等領(lǐng)域。

來源:AT32 MCU 雅特力科技
免責聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請聯(lián)系小編進行處理

審核編輯 黃宇

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