AT32 USART OTA快速使用方法

描述

OTA升级已经不是什么新鲜事,现在大多数物联网终端设备,基本具备这个功能。

今天以 AT32 为例给大家分享一下 OTA 升级的详细流程。

概述

空中下载技术 OTA(Over-the-Air Technology)是用户自己的程序在运行过程中对 User Flash 的部分区域进行烧写,目的是为了在产品发布后可以方便地通过预留的通信口,对产品中的固件程序进行更新升级。

通常实现 OTA 功能时,即用户程序运行中作自身的更新操作,需要在设计固件程序时编写两个项目代码,第一个项目程序为 Bootloader 区域,第二个项目程序 App 代码为真正的功能代码,执行应用和升级。这两部分项目代码同时烧录在 User Flash 中。

程序

图1. OTA代码执行流程

在上图所示流程中,MCU复位后,从 0x08000004 地址取出复位中断向量的地址,并跳转到复位中断服务程序,在运行完复位中断服务程序之后跳转到 Bootloader 的 main函数,如图标号①所示;

在执行完 Bootloader 以后(App 代码为图中 FLASH 灰底部分 App 程序的复位中断向量起始地址为 0x08000004+N+M),跳转至 App 程序的复位向量表,取出 App 程序的复位中断向量的地址,并跳转执行 App 程序的复位中断服务程序,随后跳转至 App 程序的main函数,如图标号②和③所示,同样 main 函数为一个死循环,并且注意到此时 AT32 的 FLASH,在不同位置上,共有两个中断向量表。

在 main 函数执行过程中,如果 CPU 得到一个中断请求,PC 指针仍强制跳转到地址0x08000004 中断向量表处,而不是 App 程序的中断向量表,如图标号④所示;

程序再根据我们设置的中断向量表偏移量,跳转到对应中断源的中断服务程序中,如图标号⑤所示;

在执行完中断服务程序后,程序返回 main 函数继续运行,如图标号⑥所示。

通过以上两个过程的分析,我们知道OTA程序必须满足两个要求:

App 程序必须在 Bootloader 程序之后的某个偏移量为 x 的地址开始。

必须将 App 程序的中断向量表进行相应的移动,移动的偏移量为 x。

AT32 USART OTA 快速使用方法

硬件资源

文档中是用 AT-START-AT32F403A 实验板的硬件条件为例,OTA demo 源代码还包括AT32 其他型号,用户只需编译对应型号工程烧录于 AT-START 实验板运行即可。

指示灯 LED2/LED3/LED4

USART1(PA9/PA10)

AT-START 实验板

软件资源

tool_release

IAP_Programmer.exe,PC 机 tool,用于演示 OTA 升级流程

source_code

Bootloader,Bootloader 源程序,运行 LED2 闪烁

App_led3_toggle,App1 源程序,运行 LED3 闪烁

App_led4_toggle,App2 源程序,运行 LED4 闪烁

注:工程基于keil v5建立,若用户需要在其他编译环境上使用,请参考对应 BSP 目录AT32F403A_407_Firmware_Library_V2.x.xprojectat_start_f403a emplates中各种编译环境(例如IAR6/7/8,keil 4/5,eclipse_gcc)进行对应修改即可。

OTA Demo 使用

本文档描述了两种常用的 OTA 应用 demo,template app 和 dual app,后面章节会分别介绍。

打开 Bootloader 工程源程序,选择对应 MCU 型号的 target 编译后下载到实验板

打开 IAP_Programmer.exe

选择正确的串口、APP下载地址和 bin 文档,点击 Download 下载,如下图

观察 LED2/3/4 闪烁,LED2 闪烁-Bootloader 工作,LED3 闪烁-App1 工作,LED4 闪烁-App2 工作

程序

图2. IAP demo上位机

Template app OTA 程序设置

地址分布

程序

图3. Flash地址分配

注:Bootloader区域最后一个扇区,用于存放防止升级过程出错(掉电等异常情况)的flag,用户编译修改Bootloader时,要保证不覆盖flag的地址。

执行流程

OTA 分为 Bootloader、App 和 Template 三部分,应用在 App 中执行,Template 仅作为新 App 固件数据的临时存放空间。程序执行整体流程框图如下:

程序

图4. 程序执行流程

Bootloader project 设置

1)Keil 设置

程序

图5. Bootloader project中address 1在Keil设置

2) Bootloader 源程序修改 ota.h 文件中

程序

图6. Bootloader project中address 2在程序中设置

App project 设置

OTA demo 提供了 2 个 App 程序供测试用,皆以 address 2(0x800 4000)为起始地址。App1 LED3 闪烁,App2 LED4 闪烁。以 App1 为例,设计步骤如下:

1) Keil工程设置

程序

图7. App project中address 2在Keil设置

2) App1 源程序设置

程序

图8. App project向量表偏移在程序中设置

3) 编译生成bin文件

通过 User 选项卡,设置编译后调用 fromelf.exe,根据 .axf 文件生成 .bin 文件,用于 OTA 更新。通过以上3个步骤,我们就可以得到一个 .bin 的 APP 程序,通过 Bootloader 程序即可实现更新。

4) 开启debug app code功能

如果在设计 App code 过程中需要对 App project 进行单独调试,请按照以下操作。

先下载 Bootloader 工程

再调试 App 工程

Dual app OTA 与程序设置

地址分布

程序

图9. Flash地址分配

注:Bootloader 区域最后2个扇区,用于存放 App 是否正常的 flag,用户编译修改Bootloader 时,要保证不覆盖 flag 的地址。

执行流程

OTA 分为 Bootloader、App1 和 App2 三部分,应用在 App1 或 App2 中执行。程序执行整体流程框图如下:

程序

图10. 程序执行流程

Bootloader project 设置

1)Keil 设置

程序

图11. Bootloader project中address 1在Keil设置

2)Bootloader 源程序修改 ota.h 文件中

程序

图12. Bootloader project中address 2在程序中设置

App project 设置

OTA demo 提供了 2 个 App 程序供测试用,app_led3_toggle 以 0x800 4000 为起始地址,app_led4_toggle 以 0x8080000 为起始地址。App1 LED3 闪烁,App2 LED4闪烁。以 App1 为例,设计步骤如下:

1) Keil工程设置

程序

图13. App project中address 2在Keil设置

2) App1源程序设置

程序

图14. App project向量表偏移在程序中设置

3) 编译生成bin文件

通过User选项卡,设置编译后调用fromelf.exe,根据.axf文件生成.bin文件,用于OTA更新。通过以上3个步骤,我们就可以得到一个.bin的APP程序,通过Bootloader程序即可实现更新。

4) 开启debug App code功能

如果在设计App code过程中需要对App project进行单独调试,请按照以下操作。

先下载Bootloader工程

再调试App工程

Bootloader/App与上位机串口通信协议

程序与上位机通信,接收固件升级数据,上位机端和嵌入式端通信协议如下:

1) 上位机通信协议

程序

图15. 上位机通信协议

2) 嵌入式端下位机通信协议

程序

图16. 下位机通信协议

注:

ACK : 0xCCDD

NACK : 0xEEFF

Data : 0x31+Addr+数据+chenksum(1byte)

Addr:4bytes,高位在前

2Kbytes,下载数据,不足2K内容填充0xFF

Checksum:1byte,4bytes的Addr+2KBytes数据的校验和的低八位

审核编辑:汤梓红

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