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【正点原子STM32连载】第52章：串口IAP实验（摘自【正点原子】APM32E103最小系统板使用指南）

1）实验平台：正点原子APM32E103最小系统板
2）平台购买地址：https://detail.tmall.com/item.htm?id=609294757420
3）全套实验源码+手册+视频下载地址： http://www.openedv.com/docs/boards/xiaoxitongban

第五十二章 串口IAP实验

本章将介绍在APM32E103上使用串口进行IAP，以实现简单的IAP功能。通过本章的学习，读者将学习到IAP的使用。
本章分为如下几个小节：
52.1 硬件设计
52.2 程序设计
52.3 下载验证

52.1 硬件设计
52.1.1 例程功能

  1. 程序运行后进入等待接收APP的bin数据的状态
  2. 接收到APP的bin数据后，先后按下KEY0按键和KEY_UP按键，可分别进行将APP的bin数据加载到Flash和跳转到APP的位置执行APP的操作
  3. LED0闪烁，指示程序正在运行
    52.1.2 硬件资源
  4. LED
    LED0 – PB5
  5. 按键
    KEY0 – PE4
    KEY_UP – PA0
  6. USART1（PA9、PA10连接至板载USB转串口芯片上）
  7. 正点原子 2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块（仅限MCU屏，16位8080并口驱动）
    52.1.3 原理图
    本章实验使用的IAP为软件算法，因此没有对应的连接原理图。
    52.2 程序设计
    52.2.1 IAP的实现
    本章实验提供了用于IAP的驱动代码，如下图所示：

图52.2.1.1 IAP驱动代码
IAP的实现最主要分为两个步骤，分别为加载APP固件至Flash和跳转到APP中运行，为此本实验实现了以上两个函数，如下所示：
void iap_write_appbin(uint32_t appxaddr,uint8_t *appbuf,uint32_t applen);
void iap_load_app(uint32_t appxaddr);
以上两个函数就分别实现了加载APP固件至Flash和跳转到APP运行的功能，这两个函数的使用示例，如下所示：

#include " apm32e10x.h"
#include "./IAP/iap.h"

#define FLASH_APP_ADDR (0x08010000)
#define APP_MAX_SIZE (120*1024)

static uint8_t appbin[APP_MAX_SIZE];

void example_fun(void)
{
    uint32_t appsize;
    
    /* 通过串口等方式获取APP的二进制数据 */
    appsize = get_app_bin(appbin);
    
    /* 将APP的二进制数据写入Flash的指定地址中 */
    iap_write_appbin(FLASH_APP_ADDR, appbin, appsize);
    
    /* 跳转到APP在Flash中的起始地址运行 */
    iap_load_app(FLASH_APP_ADDR);
}

52.2.2 APP工程修改
APP程序要能够在指定的Flash起始地址运行，需要编译器在编译APP的时候知道APP将被保存在Flash的那个位置，对于MDK软件，可以在Options for Target窗口中设置，如下图所示：

图52.2.2.1 配置MDK中的Flash空间
上图中将APP程序保存在Flash中的空间配置为0x8010000~(0x8010000+0xF0000)，通过这样的配置便可以使APP被保存在指定Flash位置中执行。读者可以自行配置“Start”和“Size”参数，但要注意不能超过Flash的范围，并且也不要覆盖IAP程序（Bootloader）。
上一小节中将APP保存到Flash中的操作操作的是二进制数据，因此APP也应当被编译为二进制文件，然后MDK软件中并没有直接编译出二进制文件的选项，因此需要配置MDK在编译完成后执行指定的命令，如下图所示：

图52.2.2.2 配置MDK生成二进制文件
完成以上配置后，便可在APP程序编译完成后在工程的Output目录下得到正确的二进制文件。
52.2.3 实验应用代码
本章实验的应用代码，如下所示：

int main(void)
{
    uint32_t lastcount = 0;
    uint32_t applenth = 0;
    uint8_t clearflag = 0;
    uint8_t t = 0;
    uint8_t key;
    
    NVIC_ConfigPriorityGroup(NVIC_PRIORITY_GROUP_4);  /* 设置中断优先级分组为组4 */
    sys_apm32_clock_init(15);                         /* 配置系统时钟 */
    delay_init(120);                                  /* 初始化延时功能 */
    usart_init(115200);                               /* 初始化串口 */
    led_init();                                       /* 初始化LED */
    key_init();                                       /* 初始化按键 */
    lcd_init();                                       /* 初始化LCD */
    
    lcd_show_string(30,  50, 200, 16, 16, "APM32", RED);
    lcd_show_string(30,  70, 200, 16, 16, "IAP TEST", RED);
    lcd_show_string(30,  90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY0: Copy APP2FLASH!", RED);
    lcd_show_string(30, 130, 200, 16, 16, "KEY_UP: Run FLASH APP", RED);
    
    while (1)
    {
        if (g_usart_rx_cnt != 0)
        {

/* 新一次循环若没有接收到新的数据，则认为数据接收完毕 */
            if (lastcount == g_usart_rx_cnt)
            {
                applenth = g_usart_rx_cnt;
                lastcount = 0;
                g_usart_rx_cnt = 0;
                printf("用户程序接收完成!\r\n");
                printf("代码长度:%dBytes\r\n", applenth);
            }
            else
            {
                lastcount = g_usart_rx_cnt;
            }
        }
        
        t++;
        key = key_scan(0);
        switch (key)
        {
/* 将接收到的APP的bin数据写入Flash */
            case KEY0_PRES:
            {
                if (applenth != 0)
                {
                    printf("开始更新固件...\r\n");
                    lcd_show_string(30, 190, 200, 16, 16, 
                                    "Copying APP2FLASH...", BLUE);
                    if (((*(volatile uint32_t *)
(0X20001000 + 4)) & 0xFF000000) == 0x08000000)
                    {
                        iap_write_appbin(FLASH_APP1_ADDR, 
g_usart_rx_buf, 
applenth);
                        lcd_show_string(30, 190, 200, 16, 16, 
"Copy APP Successed!!", BLUE);
                        printf("固件更新完成!\r\n");
                    }
                    else
                    {
                        lcd_show_string(30, 190, 200, 16, 16, 
"Illegal FLASH APP!  ", BLUE);
                        printf("非FLASH应用程序!\r\n");
                    }
                }
                else
                {
                    printf("没有可以更新的固件!\r\n");
                    lcd_show_string(30, 190, 200, 16, 16, "No APP!", BLUE);
                }
                clearflag = 7;
                break;
            }
            case WKUP_PRES:                          /* 运行Flash中的APP */
            {
                printf("flash addr :%x \r\n",
		 	 	 	   (*(volatile uint32_t *)
					   (FLASH_APP1_ADDR + 4)) & 0xFF000000);
                if (((*(volatile uint32_t *)
(FLASH_APP1_ADDR + 4)) & 0xFF000000) == 0x08000000)
                {
                    printf("开始执行FLASH用户代码!!\r\n\r\n");
                    delay_ms(10);
                    iap_load_app(FLASH_APP1_ADDR);
                }

                else
                {
                    printf("没有可以运行的固件!\r\n");
                    lcd_show_string(30, 190, 200, 16, 16, "No APP!", BLUE);
                }
                clearflag = 7;
                break;
            }
            default:
            {
                break;
            }
        }
        
        if (t == 2)
        {
            LED0_TOGGLE();
            if (clearflag != 0)
            {
                clearflag--;
                if (clearflag == 0)
                {
                    lcd_fill(30, 190, 240, 210 + 26, WHITE);
                }
            }
            t = 0;
        }
        
        delay_ms(100);
    }
}

从上面的代码中可以看出，程序是通过串口接收APP的二进制数据的，因此串口驱动中的串口接收缓存因该设置的足够大，以能够容纳APP的二进制数据，本实验中串口接收缓存的配置如下所示：
/* 定义最大接收120KB数据 */
#define USART_REC_LEN (120 * 1024)
在判断APP二进制数据接收完毕后，便可通过KEY0按键调用函数iap_write_appbin()将APP的二进制数据写入Flash中的FLASH_APP1_ADDR位置中，FLASH_APP1_ADDR是一个宏，该宏的定义如下所示：
#define FLASH_APP1_ADDR 0x08010000
需要注意的是，APP写入的位置应当与上一小节中配置MDK软件的指定Flash位置相同。
将APP的二进制数据写入到Flash中后，此时运行的依旧是IAP（Bootloader）程序，此时可以按下KEY_UP按键来跳转到Flash中APP的位置执行APP程序。
52.3 下载验证
在完成编译和烧录操作后，可以看到LCD上显示了本实验的相关实验信息，此时程序正在等待串口接收APP的二进制数据，此时便可通过串口调试助手将实现编译生成的APP二进制文件发送给MCU，待发送完毕后按下KEY0按键，将APP的二进制数据写入到Flash中，若写入成功，LCD上将会有相应的提示，此时便可按下KEY_UP按键将程序跳转到APP的保存位置中运行，若指定的Flash位置保存了正确的APP固件，那么便可看到MCU正在运行APP程序，而非IAP（Bootloader）程序。

作者：正点原子

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