IAP在線升級原理概述

IAP（In Application Programming）即在應用編程，IAP是用戶自己的程序在運行過程中對User Flash的部分區域進行燒寫，目的是為了在產品發布后可以方便地通過預留的通信口對產品中的固件程序進行更新升級。通常實現IAP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，第一個項目程序不執行正常的功能操作，而只是通過某種通信方式(如USB、USART)接收程序或數據，執行對第二部分代碼的更新；第二個項目代碼才是真正的功能代碼。這兩部分項目代碼都同時燒錄在User Flash中，當芯片上電后，首先是第一個項目代碼開始運行，它作如下操作：1. 檢查是否需要對第二部分代碼進行更新2. 如果不需要更新則轉到43. 執行更新操作4. 跳轉到第二部分代碼執行

圖1. IAP代碼執行流程

在圖上圖所示流程中，AT32復位后，還是從0X08000004地址取出復位中斷向量的地址，并跳轉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到IAP的main函數，如圖標號①所示。在執行完IAP以后（即將新的APP代碼寫入AT32的FLASH，灰底部分。新程序的復位中斷向量起始地址為0X08000004+N+M），跳轉至新寫入程序的復位向量表，取出新程序的復位中斷向量的地址，并跳轉執行新程序的復位中斷服務程序，隨后跳轉至新程序的main函數，如圖標號②和③所示，同樣main函數為一個死循環，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函數執行過程中，如果CPU得到一個中斷請求，PC指針仍強制跳轉到地址0X08000004中斷向量表處，而不是新程序的中斷向量表，如圖標號④所示；程序再根據我們設置的中斷向量表偏移量，跳轉到對應中斷源新的中斷服務程序中，如圖標號⑤所示；在執行完中斷服務程序后，程序返回main函數繼續運行，如圖標號⑥所示。

通過以上兩個過程的分析，我們知道IAP程序必須滿足兩個要求：

1. 新程序必須在IAP程序之后的某個偏移量為x的地址開始2. 必須將新程序的中斷向量表相應的移動，移動的偏移量為x

AT32 USB HID IAP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/LED42) USART1(PA9/PA10)3) AT-START實驗板

軟件資源

1. APP_Release

● IAP_Programmer.exe PC機tool

2. SourceCode

● bootloader，IAP源程序，運行LE2閃爍

● app_led3_toggle，app1 LED3閃爍源程序

● app_led4_toggle，app2 LED4閃爍源程序

注：工程基于keil v5和IAR8.2建立，若用戶需要在其他編譯環境上使用，請參考

AT32F403A_407_Firmware_Library_V2.x.x\project\at_start_f403a\templates中各種編譯環境（例如IAR6/7/8,keil 4/5,eclipse_gcc）進行對應修改即可。

IAP Programmer使用

1. 打開bootloader源程序，編譯后下載到實驗板

2. 打開IAP Programmer.exe3. 如圖，選擇USB設備,使用的是HID設備，因此不需要驅動4. 選擇APP下載地址（下載地址需要與IAP設置的下載地址相同）和bin文檔，選擇是否需要CRC校驗，點擊Download下載5. 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6. 支持斷電保護，當程序沒有download成功時，下次啟動還在IAP模式

圖2. IAP demo上位機

AT32 USB HID IAP程序設置

地址分布

表1. 地址分布

Note：bootloader區域最后一個扇區，用于放置防掉電丟失的flag，用戶修改bootloader時請勿操作該段地址。

bootloader project設置

1) Keil設置

圖3. bootloader project中add1在Keil設置

2)bootloader源程序修改

hid_iap_user.h文件中

圖4. bootloader project中add2在程序中設置

app設置

該demo提供了2個app程序供測試用，皆以add2（0x800 4000）為起始地址。app1 LED3閃爍，app2 LED4閃爍。以app LED3為例，設計步驟如下：

1.Keil工程設置

圖5. app project中add2在Keil設置

2.app源程序設置

修改main.c中的中斷向量偏移

圖6. app源程序設置

3. 編譯生成bin文件

通過在User選項卡，設置編譯后調用fromelf.exe，根據.axf文件生成.bin文件，用于IAP更新。

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進行單獨調試，請按照以下操作。

● 下載bootloader project

● 第一次使用debug功能需要IAP Programmer.exe成功下載一次app.(成功下載之后會寫flag，表示下次從app啟動。默認flag會從bootloader啟動)

● debug app project

IAP、APP與上位機通信流程

1. 上位機通信流程

圖7. 上位機通信流程

2. IAP端下位機通信流程

圖8. IAP端下位機通信流程

注意：具體協議請參考AT32_HID_IAP_Protocol.pdf

USB HID IAP Protocol

本節描述USB HID升級協議，使用此協議與上位機進行通信，達到升級固件的目的。

命令列表

注意1：HID MaxPacket=64Byte

注意2：每一個包的前面兩個Byte固定為命令

注意3：命令按照MSB,LSB的順序傳輸

ACK：0XFF00，NACK：0x00FF

命令詳解

1. 0x5AA0進入IAP模式

作為一個特定的命令，當用戶APP收到這個命令之后將進入IAP模式。實現方式為收到這個命令之后擦除flag然后reset

上位機：[0x5A,0xA0]

IAP設備響應：[0x5A,0XA0,ACK/NACK]

2. 0x5AA1開始下載

上位機：[0x5A,0xA1]

IAP設備響應：[0x5A,0xA1,ACK/NACK]

3. 0x5AA2設置下載地址

設置下載地址需按照1KB對齊，每下載1Kbyte數據之后，都需要重新設置下載地址。

上位機(命令+地址)：[0x5A,0xA2,0x08,0x00,0x40,0x00]

IAP設備響應：[0x5A,0xA2,ACK/NACK]

4. 0x5AA3下載數據命令(1KB對齊多個包發送)

下載數據命令采用命令+長度+數據的格式進行發送，每包最大數據量為60Byte（64–命令–長度），當發送數據達到1KB時，上位機需要等待設備的ACK響應。此時設備需將1KB的數據寫到FLASH。

上位機（命令(2Byte)+長度(2Byte)+數據(nbyte)）:[0x5A,0xA3,LEN1,LEN0,DATA0….DATAn]

收完1KB數據后IAP設備響應：[0x5A,0XA3,ACK/NACK]

5. 0x5AA4下載結束

上位機：[0x5A,0xA4]

IAP設備響應：[0x5A,0xA4,ACK/NACK]

6. 0x5AA5固件CRC校驗

上位機傳輸固件起始地址和固件大小/1KB（固件大小按1KB對齊，不足補0xFF），由IAP計算CRC之后返回給上位機。

上位機：[0x5A,0xA5,0x08,0x00,0x40,0x00,LEN1,LEN0]

IAP設備響應：[0x5A,0xA5,ACK/NACK,CRC3,CRC2,CRC1,CRC0]

7. 0x5AA6跳轉命令

跳轉命令將跳轉到用戶代碼進行運行

上位機：[0x5A,0xA6,0x08,0x00,0x40,0x00]

IAP設備響應：[0x5A,0xA6,ACK/NACK]

8. 0x5AA7獲取IAP設置的app地址

返回IAP設置的app地址

上位機：[0x5A,0xA7]

IAP設備響應：[0x5A,0xA7,ACK/NACK,0x08,0x00,0x40,0x00]

關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位微控制器研發與創新，全系列采用55nm先進工藝及ARM Cortex-M4高效能或M0+低功耗內核，締造M4業界最高主頻288MHz運算效能，并支持工業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、工業縫紉機、伺服驅控、電競周邊市場、斷路器、ADAS、T-BOX、數字電源、電動工具等終端設備應用，廣泛地覆蓋5G、物聯網、消費、商務及工控等領域。