STM32F107 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：2022-12-5 22:00

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文章简介:	STM32F107 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 STM32F107 微控制器的开发者。提供了如何使用 STM32F107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存在于微控制器的嵌入式 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。
下图说明了 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（10/100Mbit/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可用于实现 IAP，比如：FTP、 TFTP、 HTTP……

1.3 在 STM32F107 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 STM32F107 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 (v1.3.1) 上，它是 TCP/IP 协议套件的一种轻量级实现。

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）。
在我们的例子中，在 LwIP 栈上实现了一个简单的 TFTP 服务器，该服务器只处理来自 PCTFTP 客户端的写请求。

1.3.2 使用 HTTP 实现 IAP 的方法
通过 HTTP 协议进行固件更新没有使用 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（例如：Mozilla Firefox 或Microsoft Internet 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方法实现的更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
简单文件传输协议（TFTP）是工作在 UDP 上的一种简单的文件传输协议。
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。
当服务器确认请求后，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。这种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 STM32F107 上使用 TFTP 实现 IAP
该 IAP 实现包括一个基本的 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。
下面的流程图给出了使用 TFTP 实现 IAP 操作的过程。

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