單片機開發(fā)相關

IAP及其應用以LPC2300為例，講述IAP功能在實際使用過程中的應用方法以及相關解決方案產品應用筆記AN070701概述Boot簡介片內Flash存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲解決方案在線升級解決方案概述Boot簡介片內Flash存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲解決方案在線升級解決方案IAP（In

Appplication

Program），即在應用中編程。顧名思義，就是在系統(tǒng)運行的過程中動態(tài)編程，對程序執(zhí)行代碼的動態(tài)修改。IAP技術應用于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和在線升級。例如在程序運行工程中產生4k字節(jié)數(shù)據(jù)表，為了避免占用SRAM空間，用戶可以使用IAP技術將此表寫入片內Flash。又如用戶在開發(fā)完一個系統(tǒng)后要增加新的軟件功能，可以使用IAP技術在線升級程序，避免重新拆裝設備。概述概述Boot簡介片內Flash存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲解決方案在線升級解決方案LPC2300系列處理器在出廠時，由廠家在片內固化了一段Boot代碼。Boot裝載程序控制芯片復位后的初始化操作，并提供對Flash編程的方法。

Boot程序可以對芯片進行擦除、編程。在系統(tǒng)編程（ISP）在應用編程（IAP）Boot簡介Boot重映射Boot區(qū)裝位載于程地序址提0供x了00I0SP7和E0IA0P0編～程0x接00口0，7

F可FF以F處實?，F(xiàn)不對過片，內芯Fla片sh上存電儲以器后的，編會程首。先對Boot區(qū)執(zhí)行一次重映射，映射到片內存儲器空間的最高處，即接近2G（0x8000

0000）的地方。0x0000

003F0x0000

00002.0GB1.0GB8KB

Boot

Block

重映射片內靜態(tài)RAM8KB

Boot

Block片內Flash異常向量表0.0GB0x4000

00000x0007

FFFF0x0007

E0000x7FFF

FFFF0x7FFF

E000地址重映射ARM7處理器核外設控制器RAMBootBlockFLASHJTAGUART0串口在系統(tǒng)編程（ISP）在系統(tǒng)編程是通過Boot裝載程序和UART0對片內Flash存儲器進行擦除/編程的方法。UART0ARM7處理器核CPU運行

Boot代碼通過ISP對Flash編程ARM7處理器核外設控制器RAMBootBlockFLASHJTAGUART0在應用編程（IAP）在應用編程是用戶的應用代碼對片內Flash存儲器進行擦除/編程的方法。ARM7處理器核CPU運行

Boot代碼通過各種途徑獲取用戶代碼通過IAP對Flash編程在應用編程（IAP）IAP程序是Thumb代碼，位于地址0x7FFFFFF0。在ARM系統(tǒng)中實現(xiàn)狀態(tài)轉換的指令是“BXAddr”，目標地址Addr的最低位（bit0）僅來確定最終狀態(tài)，實際的“目的地址=Addr

&

0xFFFFFFFE”。在調用IAP函數(shù)時，不僅要實現(xiàn)跳轉而且還…………Thumb代碼…0x…7FFF

FFF1

&

0x7FFF

FFFEBX

0x7FFF

FFF1IAP程序入口Bit0=1使處理器切換到

Thumb狀態(tài)要注意完：此成為狀示意態(tài)代碼轉，換。實際編程中請用LDR

R0,=0x7FFFFAFFR1M代碼BAXRMR狀0態(tài)代字碼對替齊代。0x0000

40000x0000

40040x7FFF

FFF00x7FFF

FFF2Thumb狀態(tài)半字對齊ARM寄存器 命令參數(shù)表 命令結果表命令代碼參數(shù)1……狀態(tài)代碼結果1……結果nR0R1參數(shù)n參數(shù)表最大數(shù)目為5在應用編程（IAP）在調用IAP函數(shù)時，寄存器R0中的字指針指向存儲器（RAM）中包含的命令代碼和參數(shù)，它作為函數(shù)的入口參數(shù)，函數(shù)執(zhí)行的返回值保存在寄存器R1中的字指針指向存儲器（RAM）中，包含狀態(tài)代碼和結果。結果表最大數(shù)目為2#define

IAP_LOCATIONtypedef void

(*IAP)

(unsigned

int

[

]

,

unsigned

int

[

]);……IAP

iap_entry;unsigned

long

command[5];unsigned

long

result[2];iap_entry

=

(IAP)

IAP_LOCATION;iap_entry

(command

,

result);在應用編程（IAP）執(zhí)行跳轉指令時，如果“目的地址”的bit0=

1，表示處理器需要進行狀態(tài)切換，由ARM狀態(tài)切換到Thumb狀態(tài)，Thumb代碼是“半字”對齊格式，即地址&0xFFFFFFFE。因此，雖然此處跳轉目的地址=0x7FFFFFF1，實際上跳轉到地址

0x7FFFFFF0，同時進行切換到Thumb狀態(tài)。0x7FFFFFF1

IAP程序入口調用IAP定義函數(shù)類型指針定義函數(shù)指針I(yè)AP命令表IAP返回值設置函數(shù)指針在應用編程（IAP）由于IAP是Thumb代碼，因此，需要在ADS編譯選項中，選中ARM/ThumbInterworking選型,這樣ARM和Thumb指令就可以混合編譯。在應用編程（IAP）IAP程序會使用片內RAM空間的頂部32個字節(jié)，因此，在支持IAP的場合，用戶程序應該避免使用這部分空間。IAP代碼使用8KB

Boot

Block

重映射頂部32字節(jié)8KB

片內靜態(tài)RAM片內Flash異常向量表0x0000

003F0x0000

00000x4000

1FFF0x4000

1FE00x4000

00000x7FFF

FFFF0x7FFF

E000LPC23648KB

Boot

Block

重映射頂部32字節(jié)32KB

片內靜態(tài)RAM片內Flash異常向量表0x0000

003F0x0000

00000x4000

7FFF0x4000

7FE00x4000

00000x7FFF

FFFF0x7FFF

E000LPC2366/68/78IAP代碼使用小知識：當前程序狀態(tài)寄存器ARM內核包含1個當前程序狀態(tài)寄存器（CPSR）。CPSR反映當前處理器的狀態(tài)，其包含：4個條件代碼標志(負標志N、零標志Z、進位標志

C和溢出標志V)；2個中斷禁止位(IRQ禁止與FIQ禁止)；5個對當前處理器模式進行編碼的位(M[4:0])；1個用于指示當前執(zhí)行指令的位(ARM指令還是

Thumb指令)。程序狀態(tài)寄存器的格式條件代碼標志 保留NZCV——IM0M1M2M3M4TF—.

.

.31

30

29

28

27

268

7

6

5

4

3

2

1

0控制位溢出標志進位或借位擴展零負或小于模式位狀態(tài)位

FIQ禁止IRQ禁止NZCVIM0M1M2M3M4TF條件代碼標志各標志位的含義如下：負標志N：運算結果的第31位值，記錄標志設置操作的結果；零標志Z：如果標志設置的操作為0，則置位；進位標志C：記錄無符號加法溢出，減法無借位，循環(huán)移位；溢出標志V：記錄標志設置操作的有符號溢出?？刂莆?31、處中理斷器禁模狀止式態(tài)控位制MT位；0I和～FM；4。；行。?當控制位I置位時，IRQ中斷被禁止；?當控制位T置位時，處理器正在Thumb狀態(tài)下?當控制位F置位時，F(xiàn)IQ中斷被禁止。?當控制位T清零時，處理器正在ARM狀態(tài)下運警告：絕對不要強制改變CPSR寄存器中的控制

T。如果這樣做，處理器將進入一個無法預測的態(tài)。位

CPSR,

SPSR_abt CPSR,

SPSR_abt11011

未定義

R0～R7,

SP_und,

LR_und,

PC, R0～R12,

R13_und,

R14_und,

PC,狀

CPSR,

SPSR_und CPSR,

SPSR_und11111

系統(tǒng)

R0～R7,

SP,

LR,

PC, R0～R14,

PC,CPSR

CPSRM[4:0]模式可見的Thumb狀態(tài)寄存器可見的ARM狀態(tài)寄存器10000用戶R0～R7,

SP,

LR,

PC,

CPSRR0～R14,

PC,

CPSR10001快速中斷R0～R7,

SP_fiq,

LR_fiq,

PC,CPSR,

SPSR_fiqR0～R7,R8_fiq～R14_fiq,PC,

運行CPSR,

SPSR_fiq10010中斷R0～R7,

SP_irq,

LR_irq,

PC,CPSR,

SPSR_fiqR0～R12,

R13_irq,

R14_irq,

PC,CPSR,

SPSR_irq10011管理R0～R7,

SP_svc,

LR_svc,

PC,CPSR,

SPSR_svcR0～R12,

R13_svc,

R14_svc,

PC,CPSR,

SPSR_svc10111中止R0～R7,

SP_abt,

LR_abt,

PC,R0～R12,

R13_abt,

R14_abt,

PC,注意：不是所有模式位的組合都定義了有效的處理器模式，如果將非法值寫入M[4:0]中，處理器將進入一個無法恢復的模式。保留位CPSR中的保留位被保留將來使用。當改變

CPSR標志和控制位時，請確認沒有改變這些保留位。另外，請確保您的程序不依賴于包含特定值的保留位，因為將來的處理器可能會將這些位設置為1或者0。在應用編程（IAP）用戶可以在啟動代InitStack函數(shù)內調整各……;設置系統(tǒng)模式堆棧MSR CPSR_c,

#0xdfLDR

SP,

=StackUsr

–

32MOV PC,

R0避免使用片內RAM的頂部32個字節(jié)……InitS…ta…ck7

6

5

4

3

2

1I

F

T M4

M3

M2

M碼Startup.s文件中的個模式的堆棧空間位置。01

M0……1

1

0

1

1

1

1

1……7

6

5

4

3

2

1

0系統(tǒng)模式

ARM狀態(tài)

IRQ禁止

FIQ禁止在應用編程（IAP）IAP的命令表ISP命令命令代碼準備編程扇區(qū)50將RAM內容復制到Flash51擦除扇區(qū)52扇區(qū)查空53讀器件ID54讀boot代碼版本55比較56IAP各命令返回代碼及意義表返回代碼符號描述0CMD_SUCCESS命令被成功執(zhí)行。1INVALID_COMMAND無效命令。2SRC_ADDR_ERROR源地址沒有以字為邊界。3DST_ADDR_ERROR目標地址的邊界錯誤。4SRC_ADDR_NOT_MAPPED源地址沒有位于存儲器映射中。計數(shù)值必須考慮可用性。5DST_ADDR_NOT_MAPPED目標地址沒有位于到存儲器映射中。計數(shù)值必須考慮到可用性。6COUNT_ERROR字節(jié)計數(shù)值不是4的倍數(shù)或是一個非法值。7INVALID_SECTOR扇區(qū)號無效。8SECTOR_NOT_BLANK扇區(qū)非空。9SECTOR_NOT_PREPARED_FOR_WRITE_OPERATION為寫操作準備扇區(qū)命令未執(zhí)行。10COMPARE_ERROR源和目標數(shù)據(jù)不相等。11BUSYFlash編程硬件接口忙。概述Boot簡介片內Flash存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲解決方案在線升級解決方案BootBlock不占用片內

Flash（LPC2364/66）用戶Flash(128/256KB)0x0000

0000存儲器空間Boot

Block(8KB)用戶Flash(128/256KB)0x0007

FFFF0x0007

E000在利用IAP代碼來操作片內Flash時，必須熟悉片內Flash的扇區(qū)分布。片內Flash的操作是以“扇區(qū)”為單位進行的，每個“扇區(qū)”的大小不定。由于IAP代碼位于Boot區(qū)內，所以IAP命令不允許對Boot扇區(qū)執(zhí)行寫/擦除操作。內512KBFlash用戶FlashBoot0x0007

FFFF0x0007

E000扇區(qū)0（4K）0x0000

0000

0x0000

0000(500x40K0B00)7000扇區(qū)7（4K）……扇區(qū)8（32K）片扇區(qū)10（32K）扇區(qū)14（32K）…………0x0003

80000x0003

FFFF存儲0器x0空00間1

FFFF扇區(qū)分布（LPC2368/78）片內256KBFlashB0lxo0c0k0(18K8B00)

0片內128KB0x00F0l0as8h000片內Flash系統(tǒng)對于LPC2368/78來說，Boot區(qū)位于512kBFlash的頂部，因此在LPC2368/78器件中，只有

504kB

Flash可供用戶使用。用戶Flash(504KB)（LPC2368/78）存儲器空間Boot

Block(8KB)用戶Flash(504KB)0x0000

00000x0007

FFFF0x0007

E000扇區(qū)27（4K）……扇區(qū)22（4K）扇區(qū)21（32K）……扇區(qū)8（32K）扇區(qū)7（4K）……扇區(qū)0（4K）0x00070x0007DFFFD0000x000780000x000700000x000080000x000070000x00000000扇區(qū)分布片內Flash系統(tǒng)概述Boot簡介片內Flash存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲解決方案在線升級解決方案數(shù)據(jù)存儲解決方案系統(tǒng)概述通過IAP，用戶可以使用片內Flash作為非易失性數(shù)據(jù)存儲器，存儲一些設備的配置信息。這樣不僅可以節(jié)約成本，而且還可以減小線路板的面積。LPC2364FlashFlashFlash系統(tǒng)概述利用IAP將Flash作為數(shù)據(jù)存儲器時，用戶需要控制自身代碼量的大小及代碼定位。絕對不能夠出現(xiàn)Flash

數(shù)據(jù)區(qū)和Flash代碼區(qū)重疊的現(xiàn)象。因為在利用IAP向片內Flash存儲器寫入數(shù)據(jù)時，需要對數(shù)據(jù)扇區(qū)進行擦除。如果數(shù)據(jù)區(qū)和代碼區(qū)重合，就有可能會破壞系統(tǒng)的代

碼空間，造成系統(tǒng)死機或崩潰。用途扇區(qū)大小代碼空間0～628kB數(shù)據(jù)空間74kB注通意過：IAP任向何片F(xiàn)內lasFhl都ash是的有扇壽區(qū)命7的寫，入如51果2個對字片節(jié)內的Fl數(shù)as據(jù)h

。的操作過于頻繁，就會對其造成損壞，LPC2300的

Flash擦除/寫入次數(shù)為10萬次。系統(tǒng)概述使用IAP將SRAM中的數(shù)據(jù)編程到Flash時，源數(shù)據(jù)區(qū)只能夠使用片內局部總線上的SRAM，不能使用通用

USB

SRAM和以太網SRAM。片內SRAM片內FlashARM7TDMIAHB橋AHB橋16kSRAM8k 4k

SRAMSRAM

USB控制器局部總線AHB1AHB2小知識：存儲數(shù)據(jù)的對齊方式如果一個數(shù)據(jù)是從偶地址開始的連續(xù)存儲，那么它就是半字對齊，否則就是非半字對齊；如果一個數(shù)據(jù)是以能被4整除的地址開始的連續(xù)存儲，那么它就是字對齊，否則就是非字對齊。方式半字對齊字對齊…………地址0x40020x40040x40040x4008…………特征Bit0=0其他位為任意值Bit1=0,Bit0=0其他位為任意值片內Flash編程步驟確定系統(tǒng)參數(shù)選擇扇區(qū)（可選）擦除扇區(qū)（可選）選擇扇區(qū)編程扇區(qū)校驗數(shù)據(jù)（可選）擦除操作之前必須先選擇扇區(qū)，一次可以選擇多個扇區(qū)使用IAP之前需要定義的一些常量寫入數(shù)據(jù)之前要先擦除扇區(qū)，已擦除的可不必重復擦IAP提供數(shù)據(jù)校驗手段，用戶不必自己動手校驗數(shù)據(jù)編程操作之前必須先選擇扇區(qū)，一次可以選擇多個扇區(qū)字對齊的SRAM數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)寫入到256字節(jié)對齊的Flash中，一次寫入256、512、1024或4096字節(jié)。片內Flash編程步驟通過在使用IAP代碼之前，需要定義一些常量，如系統(tǒng)時鐘、IAP函數(shù)入口、IAP入口緩沖區(qū)和出口緩沖區(qū)等。確定系統(tǒng)參數(shù)選擇扇區(qū)（可選）擦除扇區(qū)（可選）選擇扇區(qū)編程扇區(qū)校驗數(shù)據(jù)（可選）#define#defineuint32paramin[8];uint32paramout[8];IAP_FCCLK

48000IAP_ENTER_A定DR義C0CxL7KFF值F大FF小F，1IAP入口參數(shù)緩沖區(qū)IAP出口參數(shù)緩沖區(qū)I單AP位入為口K地Hz址定義確定系統(tǒng)參數(shù)片內Flash編程步驟對某一個扇區(qū)執(zhí)行擦除、寫入等操作之前，必須先選擇該扇區(qū)。但也可以一次選擇多個扇區(qū)。確定系統(tǒng)參數(shù)選擇扇區(qū)（可選）擦除扇區(qū)（可選）選擇扇區(qū)編程扇區(qū)校驗數(shù)據(jù)（可選）uint32

SelSector(uint8

sec1,uint8

sec2){paramin[0]

=

IAP_SELECTOR;paramin[1]=sec1;paramin[2]=sec2;(*(void(*)())IAP_ENTER_ADR)(paramin,paramout);return(paramout[0]);}設置扇起區(qū)始選扇擇區(qū)命令字設置終止扇區(qū)選擇扇區(qū)（可選）返回操調作用狀IA態(tài)P碼服務程序片內Flash編程步驟LPC2300片內Flash在寫入數(shù)據(jù)前需要執(zhí)行擦除操作。如果目標區(qū)域已經被擦除，那么就不必重復擦除，可直

接寫入數(shù)據(jù)。擦除操作一次可以擦除多個扇區(qū)。確定系統(tǒng)參數(shù)選擇扇區(qū)（可選）擦除扇區(qū)（可選）選擇扇區(qū)編程扇區(qū)校驗數(shù)據(jù)（可選）uint32

EraseSector(uint32

sec1,uint32

sec2){paramin[0]

=

IAP_ERASESECTOR;paramin[1]=sec1;paramin[2]=sec2;paramin[3]=IAP_FCCLK;(*(void(*)())IAP_ENTER_ADR)(paramin,paramout);return(paramout[0]);}設置扇起區(qū)始擦扇除區(qū)命令字設置終止扇區(qū)擦除扇區(qū)（可選）返回操調作用狀IA態(tài)P碼服務程序片內Flash編程步驟執(zhí)行完以上幾步后，就可以編程Flash了。執(zhí)行編程扇區(qū)的操作時，IAP函數(shù)會將RAM中的數(shù)據(jù)拷貝到Flash中。確定系統(tǒng)參數(shù)選擇扇區(qū)（可選）擦除扇區(qū)（可選）選擇扇區(qū)編程扇區(qū)校驗數(shù)據(jù)（可選）uint32

RamToFlash(uint32

dst,

uint32

src,

uint32

no){paramin[0]

=

IAP_RAMTOFLASH;paramin[3]=no;(*(void(*)())IAP_ENTER_ADR)(paramin,paramout);return(paramout[0]);}設置扇區(qū)編程命令字paramin[1]=dst;

設置Flash目標地址paramin[2]=src;設置SRAM源地址編程扇區(qū)返回操調作用狀IA態(tài)P碼服務程序設置復制字節(jié)數(shù)paramin[4]=IAP_FCCLK2;

56/512/1024/4096片內Flash編程步驟IAP代碼還為用戶提供了一個數(shù)據(jù)校驗的手段，這樣用戶就可以不必自己動手來校驗寫入Flash中的數(shù)據(jù)是否正確。確定系統(tǒng)參數(shù)選擇扇區(qū)（可選）擦除扇區(qū)（可選）選擇扇區(qū)編程扇區(qū)校驗數(shù)據(jù)（可選）uint32

Compare(uint32

dst,

uint32

src,

uint32

no){paramin[0]

=

IAP_COMPARE;paramin[1]=dst;paramin[2]=src;paramin[3]=no;return(paramout[0]);}設置數(shù)目據(jù)標比地較址命令字設置源地址校驗數(shù)據(jù)（可選）返回操調作用狀IA態(tài)P碼服務程序比較字節(jié)個數(shù)(*(void(*)())IAP_ENTER_A必D須R)能(p被ar4a整mi除n,paramout);}SelSector(7,7);EraseSector(7,7);SelSector(7,7);RamToFlash(DestAddr,

(uint32)SendData,

512);while(1);}函數(shù)主體向扇區(qū)7寫入512個字節(jié)的數(shù)據(jù)，扇區(qū)7可以作為一個E2PROM來使用，如存儲一些系統(tǒng)的配置信息。#define DestAddr

0x00007000

扇區(qū)7的起始地址intmain(void){__align(4)

uint8

SendData[512];uint32

i;

以字對齊定義變量區(qū)for(i

=

0;

i

<

512;

i++){SendData[i]=i;

初始化變量區(qū)數(shù)據(jù)選擇扇區(qū)7擦除扇區(qū)7選擇扇區(qū)7寫入數(shù)據(jù)到Flash編程后的Flash區(qū)域編程后的Flash區(qū)域擦除后的Flash區(qū)域擦除后的Flash區(qū)域概述Boot簡介片內Flash存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲解決方案在線升級解決方案在線升級解決方案系統(tǒng)概述“系在統(tǒng)線通升過級串”口實接際收上升是級Fl代as碼h數(shù)，據(jù)然存后儲調的用一IA個P函應數(shù)用實特

例現(xiàn)。在系線統(tǒng)升開級發(fā)。完為畢了后實，現(xiàn)在線用升過級程，中本，系如統(tǒng)果將需芯要片增的加片

內部F分la功sh能重，新那分么區(qū)為：了避免重新拆裝設備，可以借助BLOooWt代區(qū)碼和區(qū)HI：G又H區(qū)叫：固用件戶區(qū)代碼分為兩個區(qū)

LOW“在線程升序級標”志方區(qū)式：。標記當前用戶，程存序放運系行統(tǒng)的區(qū)，程序B區(qū)標目o志和o前t區(qū)HL，oI的Ga在dH首e線區(qū)r地，升，址可級當為完是程：成很序0代多x位0碼系于0升0統(tǒng)L0O級都4W，0必0區(qū)首需0時。地的，對址一可于位個以這于功對個能區(qū)，間，對于0H僅LxIP僅G0C0H使203區(qū)0用0進0了0來行0前說0升4；，個級利字。用節(jié)反I，之AP用，函來如數(shù)保果即存程可當序實前位現(xiàn)用于在戶H線I代G升H碼級區(qū)區(qū)。，用戶可的程首以序地對接L址收O。W新如區(qū)的程進代序行碼標升，志級然＝。后0L調Ox0用W0I0區(qū)A0P的函80首數(shù)0地0將，址新則為的當：代前碼程編程0序到x運0F0l行a0s0h在扇8L0O區(qū)0W0中，區(qū)，H；實IG如現(xiàn)H程在區(qū)序線的標升首志級地。=址為0x：0000x100000010，0則0當00前，程每序個運用行戶在代H碼IG區(qū)H的區(qū)容；量如為程3序2k標B；志為其它值，則當前程序運行在固件區(qū)域。ARM7處理器核RAMFLASHUART0串口P0.6升級HIGH區(qū)代碼UART0通過IAP對Flash編程