STM32F108C8+W5200基于HTTP的遠程配置和固件更新

1、基于 HTTP的遠程配置和固件更新STM32F108C8 + W52002013/11/28 | Filed under:TCP/IP芯片 and tagged with:HTTP,W5200,wiznet,升級,固件更新,遠程配置 143 Views(已在無線電雜志第10期刊登)對于HTTP的思考你也許會問，既然通過一個上位機程序可以完成這個任務，為什么還要通過瀏覽器實現(xiàn)呢？其實這兩個方法各有優(yōu)缺點，用上位機程序，用戶可以自己定制協(xié)議，但是用戶不僅需要安裝該上位機程序，而且還要考慮面對不同的操作系統(tǒng)下的兼容情況。然而通過網(wǎng)頁更新的話，只需要設備內(nèi)嵌一個HTTP服務器，便省去了編寫上位機程序的

2、負擔，并無須考慮去兼容不同的操作系統(tǒng)。當然，上位機程序可以實現(xiàn)UDP廣播尋址終端，無需知道終端IP地址即可找到同一網(wǎng)段下的多個終端。而使用網(wǎng)頁的話就只能是預先知道終端IP地址并逐一配置。其實，對于通過網(wǎng)頁配置相信大家并不陌生，家里有無線路由器的朋友估計都有實踐經(jīng)驗。通過瀏覽器鍵入路由器的默認IP，然后根據(jù)網(wǎng)頁提示就可以一步步地實現(xiàn)設備信息配置，諸如WiFi密碼、SSID等。今天，我們就是來探究一下這個應用的原理，在單片機里實現(xiàn)一個HTTP服務器，通過這個HTTP服務器來配置設備信息，并實現(xiàn)了設備固件更新。當然，我這里的這個HTTP服務器沒有家里的路由器那樣的功能強大，在這里也只是拋磚引玉，希望

3、大家能夠從中獲取啟發(fā)，設計出更出色的產(chǎn)品。方便起見，我們?nèi)耘f延續(xù)上一篇文章的平臺基于Cortex-M3的W5200評估板（STM32F108C8 + W5200）。圖1 W5200評估板該評估板單片機的系統(tǒng)資源：64KB的閃存和20KB的SRAM。（W5200可以和任何單片機配合使用，如果用戶想使用其他單片機+W5200來實現(xiàn)的話，需要您自行修改代碼，這里暫不提供其他庫。）功能演示在我們展開談論基于HTTP的遠程配置和固件更新的原理之前，先給大家看一下我們這個程序小樣的功能演示。感興趣的朋友可以在接下來的文章中，了解到具體該功能是如何實現(xiàn)的。步驟1：用ISP工具燒錄Boot（評估板SW2 調(diào)至

4、PROP），不了解的話，可以參考我們上一個主題內(nèi)容。圖2用FlashLoader燒錄boot.bin步驟2：將評估板上SW2 調(diào)到RUN模式，打開ConfigTool。點擊按鈕，可查找到當前設備，并可通過按鈕，將app.bin程序上傳至評估板中，右側可看到當前設備的IP地址及版本號等信息，此時版本號為1.0，如圖：圖3配置工具燒錄app.bin成功ConfigTool這里的工作也很簡單，就是在第一次Boot啟動時，把App傳給單片機。當App運行時，ConfigTool就無用武之地了，因為用瀏覽器就可以完成ConfigTool的工作了。（注：以上途徑并不是必須的，僅為了方便演示，保證boot和

5、app程序已經(jīng)燒錄好即可。）步驟3：在瀏覽器中輸入W5200評估板的IP地址，回車后出現(xiàn)Web界面。如圖可看到，界面分為Device Settings和Firmware Updating兩部分，其中Device Settings中依次列出W5200評估板的硬件版本號、MAC地址、IP地址、子網(wǎng)掩碼以及默認網(wǎng)關基本配置。用戶可以配置其他IP地址，子網(wǎng)掩碼及網(wǎng)關,并點擊Save settings and Reboot，設置并重啟生效；圖4 Web配置界面如：在WEB界面上，將IP地址改為0。更改后保存，等待后更改成功：圖5更改IP成功步驟4：下面針對固件

6、更新，點擊“瀏覽”按鈕，選擇好要更新文件。；選好后開始上傳，出現(xiàn)以下界面，更新過程需要6s.圖6等待升級完成更新完成，可以看到新成功，版本號更改為5.0，IP地址以及界面顏色都進行了更新，如下圖：圖7升級成功是不是很簡單？馬上動手，也給你的設備加入一個HTTP服務器，實現(xiàn)遠程配置升級功能吧。當然，配置和升級只是應用的一小部分，你也完全可以通過模擬/數(shù)字輸入接入幾個傳感器，比如溫度、濕度和PM2.5，這樣打開瀏覽器就可以監(jiān)視這些傳感器數(shù)據(jù)了。這個小樣只是一個簡單的功能及原理演示，下面就讓我們來看一下這個基于 HTTP的遠程配置和固件更新實現(xiàn)的思路及原理。應用原理1. 方框圖圖8 HTTP遠程更新

7、固件框圖每次重啟，均從首地址開始執(zhí)行程序：1啟動進入BOOT區(qū)，若BOOT檢測APP區(qū)的不為空，則跳轉到APP區(qū)的首地址執(zhí)行主程序；2瀏覽器訪問APP區(qū)的網(wǎng)頁服務器 配置網(wǎng)絡參數(shù)：即將瀏覽器中鍵入的參數(shù)通過APP更新到Configure Information區(qū) 遠程更新固件：即進入到以下步驟33瀏覽器訪問APP主程序的網(wǎng)頁服務器，并通過瀏覽器將即將更新的APP寫入到Backup區(qū)；4當APP檢測到Backup區(qū)域已經(jīng)有新的APP程序后，跳轉到BOOT區(qū)，執(zhí)行更新操作；5BOOT將APP區(qū)擦除，并將新APP從Backup區(qū)寫入到APP區(qū)；重啟，重新執(zhí)行程序。2. 內(nèi)存圖圖9 W5200評估板內(nèi)

8、存空間分配在我們要演示的程序中，將MCU閃存劃分成了四個區(qū)：3. 各分區(qū)的主要功能了解了空間分配之后，我們再來看一下我們這個演示中各部分的主要功能：1. BOOT區(qū)： 清空APP區(qū)，為新APP寫入做準備； 把暫存在Backup區(qū)的新版本程序拷貝到APP區(qū)； 與上位機程序通信，獲取App；備注：其實，這里Boot不必具備這個功能，只是我們編譯完兩個固件后，不想合并兩個二進制文件，然后再通過ISP工具燒錄，所以偷個懶，沿用了上次的上位機程序。1. APP區(qū)APP區(qū)是應用程序運行區(qū)域，實現(xiàn)了HTTP服務器，并集成了一個簡單的網(wǎng)頁。 配置網(wǎng)絡參數(shù)； 在線固件升級；上電啟動后，進入Boot區(qū)，若判斷上層

9、APP區(qū)的狀態(tài)量成功，則直接從Boot區(qū)跳轉到APP區(qū)，運行主程序。備注：想修改網(wǎng)頁的話，可以參考webpage.h，所有的HTML代碼都在這個頭文件里面。1. Backup區(qū) 接收并備份需要更新的新App備注：由于Backup區(qū)的大小為23K，所以意味著APP的大小最大為23K；APP區(qū)為24K，其實有1K是無數(shù)據(jù)存放的；1. Configure Information區(qū) 存放IP地址，MAC地址，子網(wǎng)掩碼等網(wǎng)絡參數(shù)，以供App調(diào)用； App可以再寫入，更新該區(qū)域存放的網(wǎng)絡配置參數(shù)；程序開發(fā)我們將App程序主要分為5個文件:main.c實現(xiàn)HTTP固件更新的主流程；httputil.c文件用

10、于實現(xiàn)HTTP協(xié)議響應報文的發(fā)送；httpd.c文件用于實現(xiàn)對HTTP請求報文的解析；device.c文件用于實現(xiàn)W5200的初始化及單片機的基本配置；webpage.h文件定義web界面的html語言。這里我們重點介紹一下http()函數(shù)：http()函數(shù)實現(xiàn)了Web服務器接受請求和回復響應的全過程，由于Web服務器在和瀏覽器通信時使用TCP協(xié)議工作，根據(jù)SOCK_HTTP之間狀態(tài)的不同，執(zhí)行不同的操作。圖10 HTTP服務器通信過程示意圖HTTP服務器的通信過程大致分為三步：1. 連接：W5200分配socket到HTTP服務器，打開socket并監(jiān)聽。2. 通信：連接建立了。W5200在

11、接收到來自客戶端的HTTP請求后發(fā)送HTTP應答。3. 關閉：HTTP 請求/應答完成后關閉連接。voiddo_http(void)uint8 ch=SOCK_HTTP; /定義HTTP通信的socket端口變量uint16len;st_http_request *http_request;memset(rx_buf,000,MAX_URI_SIZE);http_request = (st_http_request*)rx_buf; / 定義HTTP請求報文的結構指針/* HTTP Server 狀態(tài)之間的轉換 */switch(getSn_SR(ch)case SOCK_INIT: /soc

12、ket 初始化狀態(tài)listen(ch); /Web服務器監(jiān)聽break;case SOCK_LISTEN: /socket監(jiān)聽狀態(tài)break;case SOCK_ESTABLISHED: /socket建立連接成功if(getSn_IR(ch) &Sn_IR_CON)setSn_IR(ch, Sn_IR_CON); /Sn_IR的第0位置1if (len = getSn_RX_RSR(ch) 0)len = recv(ch, (uint8*)http_request, len); /接收客戶端的請求并存入http_request中*(uint8*)http_request)+len) = 0;

13、proc_http(ch, (uint8*)http_request); /解析HTTP請求，并發(fā)送HTTP Responsedisconnect(ch); /斷開TCP連接break;case SOCK_CLOSE_WAIT: /socket等待關閉狀態(tài)if (len = getSn_RX_RSR(ch) 0)/printf(“close wait: %drn”,len);len = recv(ch, (uint8*)http_request, len);*(uint8*)http_request)+len) = 0;proc_http(ch, (uint8*)http_request);

14、/ 解析HTTP請求，并發(fā)送HTTP Responsedisconnect(ch); / 斷開TCP連接break;case SOCK_CLOSED: / socket 關閉狀態(tài)socket(ch, Sn_MR_TCP, 80, 000); /初始化socket端口break;default:break;完整的程序代碼請于以下地址下載：/share/link?shareid=&uk=后記以上我們介紹了基于 HTTP的遠程配置和固件更新的相關原理及思路。細心的朋友可能會發(fā)現(xiàn)，我們這里的網(wǎng)頁是和APP程序放在一起的，均在APP區(qū)。也就是意味著，我們通過網(wǎng)頁更新APP程序