嵌入式 IAP 在线升级－基础概念

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传统编程方式
flowchart LR
%%{init: { "flowchart": { "curve": "basis" } } }%%
A(先取下芯片)--->B(再烧录程序)--->C(后装回板卡)
现代编程方式
flowchart LR
%%{init: { "flowchart": { "curve": "basis" } } }%%
A("在电路编程<br>(ＩＣＰ)")--->B("在系统编程<br>(ＩＳＰ)")--->C("在应用编程<br>(ＩＡＰ)")

传统编程方式

传统编程方式是先将程序烧录至主控芯片中再焊接到电路板上。

开发阶段

  • ➀ 从电路板上取下芯片
  • ➁ 使用烧录器烧写程序
  • ➂ 将芯片装回至电路板

量产阶段

  • ➀ 从 tray 盘取出芯片
  • ➁ 使用烧录器烧写程序
  • ➂ 将芯片放回 tray 盘

维护阶段

  • ➀ 从电路板上拆下芯片
  • ➁ 使用烧录器烧写程序
  • ➂ 将芯片焊回至电路板

现代编程方式

现代编程方式可以直接进行板上烧录，不用再取下芯片放到专用的烧录器上烧录，极大地提高了开发、生产以及维护效率。

现代编程方式又可分为：

  • 在电路编程 ICP (Circuit)
  • 在系统编程 ISP (System)
  • 在应用编程 IAP (Application)
编程方式 在电路编程 在系统编程 在应用编程
核心思想 借助外部烧录器
通过JTAG/SWD接口
实现在电路编程		 借助芯片内部
固化的引导程序和BOOT引脚
以及片上接口
实现在系统编程		 借助用户自己
编写的引导程序、应用程序
以及片上接口、板上接口
实现在应用编程
引导程序 不需要 需要芯片厂家编写
并固化到某一地址空间		 需要用户自己编写
并烧录至内部flash存储器
进入方式 随时待命 需要更改BOOT引脚的电平
然后硬件复位
进入内部固化的引导程序		 随时待命
配套软件 烧录软件 芯片厂家提供的
上位机ISP编程软件		 用户自己开发的数据传输软件
通信接口 JTAG/SWD 取决于芯片中固化的引导程序
URT/SPI/IIC/CAN/USB		 理论上可以支持任意接口
URT/SPI/IIC
485/CAN/USB
WiFi/BLE/IrDA
PLC/ETH/4G/5G/NBIoT
程序升级
是否需要
拆装芯片		 不需要
拆装芯片		 不需要
拆装芯片		 不需要
拆装芯片
程序升级
是否需要
拆装外壳		 需要
拆开设备外壳		 通信接口完备的情况下
不需要
拆开设备外壳
485/CAN/USB		 通信接口完备的情况下
不需要
拆开设备外壳
485/CAN/USB/WiFi/BLE/IrDA
程序升级
是否需要
前往现场		 需要
前往设备安装现场		 需要
前往设备安装现场		 远程通信功能完备的情况下
不需要
前往设备安装现场
PLC/ETH/4G/5G/NBIoT

ICP 主要是在开发阶段使用，其烧录速度是 ISP 和 IAP 所无法比拟的。

IAP 与 ISP 类似，都有 bootloader 引导程序，因此无需使用烧录器。二者的区别在于，ISP 的引导程序由芯片厂家编写，比较简单，无法实现用户的定制化需求；而 IAP 的引导程序是由用户自己实现，可以根据需求自行修改。另外 ISP 进入 boot 程序的方式是通过更改 BOOT 引脚的电平；而 IAP 则是从用户程序中通过软件复位或者跳转的方式直接进入 bootloader 程序，因此相较于 ISP 来说会更加灵活。

通过 WiFi/BLE/4G/5G/NBIoT 等无线通信技术实现 IAP 功能的方案也被称作 OTA 空中下载技术。

BOOT1 BOOT0 BOOT MODE
X 0 boot from 0x08000000 : main memory
0 1 boot from 0x1FFF0000 : boot memory
1 1 boot from 0x20000000 : sram memory