STM32F2x7 通过以太网实现在应用中编程（IAP）

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STMCU小助手发布时间：2022-7-17 18:03

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文章简介:	STM32F2x7 通过以太网实现在应用中编程（IAP）

前言
本应用笔记的目标读者为使用 STM32F2x7 微控制器的开发者。它提供了如何使用STM32F2x7 以太网接口实现在应用中编程（IAP）的解决方案。
在 LwIP TCP/IP 协议栈上提供了两种可行的解决方案：
● 使用 TFTP （简单文件传输协议）的 IAP
● 使用 HTTP （超文本传输协议）的 IAP

1 IAP 概述
1.1 工作原理
在应用中编程（IAP）是一种在现场通过 MCU 的通信接口（例如 UART,USB,CAN 和以太网等）进行固件升级的方式。
当启动微控制器时，您可以选择让它进入 IAP 模式以执行 IAP 代码，或者进入正常模式来开始执行应用代码。 IAP 代码和应用程序代码都在微控制器的嵌入式 Flash 中。通常 IAP 代码被存储在 MCU Flash 的前几页，用户应用代码占据剩余的 Flash 区域。
图 1 显示了 IAP 操作流程：

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1.2 使用 MCU 以太网接口实现 IAP
当以太网可用时，它通常是在嵌入式应用中实现 IAP 功能的更好的接口。其优点是：
● 高速通信接口（10/100 Mbit/s）
● 通过网络（LAN 或者 WAN）进行远程编程
● TCP/IP 协议栈上的标准应用协议（例如 FTP、 TFTP、 HTTP）可用于实现 IAP

1.3 在 STM32F2x7 上通过以太网实现 IAP
本应用笔记说明了两种使用以太网通信外设在 STM32F2x7 上实现 IAP 的解决方案：
● 使用 TFTP （简单文件传输协议）的 IAP
● 使用 HTTP （超文本传输协议）的 IAP
两种解决方案都运行在 LwIP 协议栈 (v1.3.2) 上，它是 TCP/IP 协议套件的一种轻量级实现。

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1.3.1 使用 TFTP 实现 IAP 的方法
使用 TFTP 实现 IAP 的方法广泛应用于需要固件升级能力的嵌入式应用（比如在嵌入式 Linuxbootloader 中）。
TFTP 是工作在 UDP 传输层上的简单文件传输协议。它主要应用在 LAN 环境中。它基于客户端 / 服务器体系结构，其中客户端向文件服务器请求文件传输（读或写操作）。
在这个例子中，服务器只处理来自 PC TFTP 客户端的写请求，所以在 LwIP 栈上实现了一个简单的 TFTP 服务器。

1.3.2 使用 HTTP 实现 IAP 的方法
使用 HTTP 协议进行固件升级没有使用 TFTP 常见，但是当需要通过互联网进行远程编程时，它是一种有用的解决方案。在这种情况下，需要 TCP 传输协议来确保最优操作。
工作在TCP上的HTTP，提供了一种用HTML形式从web客户端（Mozilla Firefox或MicrosoftInternet Explorer）发送二进制文件的方法，称作 HTTP 文件上传（RFC 1867）。
本文档的下一部分给出了关于这两种 IAP 方法实现的详细信息并解释了如何使用这个软件。

2 使用 TFTP 实现 IAP
2.1 TFTP 概述
TFTP 是工作在 UDP 传输层上的简单文件传输协议。文件传输是从 TFTP 客户端发起的，TFTP 客户端向 TFTP 服务器发送读或写请求。当服务器响应该请求后，文件数据传输开始。数据按固定大小的数据块发送（如 512 字节的数据块）。
必须在每个传输的数据块被接收端响应后，才能发送下一个数据块。回应机制通过随每个数据块同时发送的数据块编号来实现。数据块小于固定块大小表示文件传输结束。
图 2 说明了各类 TFTP 包的格式：

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2.2 在 STM32F2x7 上使用 TFTP 实现 IAP
该 IAP 实现包括一个 LwIP TCP/IP 栈上的 TFTP 服务器。该服务器响应从远程 TFTP 客户端（PC）接收的 WRITE 请求。 TFTP READ 请求被忽略。
服务器将接收到的数据块写入 MCU Flash （在用户 Flash 区域），而不是将接收的文件写入文件系统。

注：在本实现中，数据块大小固定为 512 字节。
图 3 给出了使用 TFTP 实现 IAP 操作的过程。

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2.3 使用软件
为了通过 TFTP 对 IAP 进行测试，遵循如下步骤：
1. 在 STM322xG-EVAL 板上确保正确的跳线设置（参见表 2）。
2. 在 main.h 文件中，取消注释选项 “USE_IAP_TFTP”。根据需求，您还可以取消注释 / 注释其它选项，比如 “USE_DHCP” 或 “USE_LCD”。
3. 重新编译软件。使用生成的 map 文件，确保 IAP 代码区域（从地址 0x0 开始）和开始于 USER_FLASH_FIRST_PAGE_ADDRESS ( 在 main.h 中定义 ) 的用户 Flash 区域之间没有重叠。
4. 将程序下载到 STM32 Flash 中运行它。
5. 按住 Key 按钮的同时，按下并释放 Reset 键，进入 IAP 模式。
6. 若在 main.h 文件中定义了 “USE_LCD”，LCD 屏幕上会显示消息，指示已经进入 IAP 模式。如果采用了 DHCP（ main.h 文件中定义了 USE_DHCP），LCD 屏幕上也会显示一条消息，指示 DHCP IP 地址分配的成功或失败。
7. 分配完 IP 地址后（动态或静态地址），用户可启动 IAP 进程。
8. 在 PC 上，打开 TFTP 客户端（例如，TFTPD32）并配置 TFTP 服务器地址（TFTPD32中的主机地址）。
9. 选择一个二进制映像下载到 STM32 Flash 中（/project/binary 文件夹中提供了两个二进制映像作为例子）。
10. 在 TFTPD32 应用程序上点击 “Put” 按钮，启动一个文件写请求。
11. 如果定义了 USE_LCD， IAP 操作的进度会显示在 LCD 上。
12. 在 IAP 操作结束时，可以复位评估板来运行您刚才在 STM32 Flash 中编写的程序。
注：在 USE_LCD 使能的情况下，如果出现连接问题，则 LCD 屏幕上会显示错误消息，指示连
接失败。

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