如何使用AT32F407以太网通信接口实现在应用中编程(IAP)
iap概述
工作原理
在应用中编程(iap)是一种在现场通过 mcu 通信接口（例如 usart、usb、can 和以太网）进行固件升级的方式。
启动微控制器时，可以选择让其在以下任一模式运行：
iap模式，用于执行iap代码
正常模式，用于执行应用程序代码
无论是iap代码还是应用程序代码都位于微控制器的内置flash中，iap代码通常存储在mcu flash的第一页，而用户应用程序代码则占据剩余的flash区域。
图1介绍了iap操作流程
使用mcu以太网接口实现iap
如果有以太网可用，则它通常是嵌入式系统中实现iap功能的首选接口，其优势包含：
高速通信接口(10/100 mbps)
通过网络(lan或wan)进行远程编程
可以使用ftp、tftp、http等基于tcp/ip栈的标准应用协议实现iap
通过以太网在at32f407上实现iap
本应用笔记将介绍两种使用以太网通信外设在at32f407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
这两种解决方案均基于lwip栈(2.1.2), 它是轻量级的tcp/ip协议栈
使用tftp实现iap方法
使用tftp实现iap的方法广泛应用于需要具有固件升级功能的嵌入式系统应用中（例如，嵌入式linux bootloader中）。
tftp是一种在udp传输层上执行的简单文件传输协议。此协议非常适合在局域网环境中使用。它基于客户端/服务器架构，在这种架构中，客户端会向服务器发出文件传输请求（读取或写入操作）。为实现iap，需要在lwip协议栈上实现一个简单的tftp服务器，服务器只须处理来自pc的tftp客户端的写入请求即可。
使用http实现iap方法
使用http协议进行固件升级没有使用tftp常见，但是在需要通过internet进行远程编程时，这种解决方案就显得极为有用。这时，需要使用tcp传输协议来实现http服务。
http基于tcp协议运行，它提供了一个一种以html表单形式从web客户端(mozilla firefox或microsoft internet explorer)发送一个二进制文件的方式。这称为http文件上传(rfc1867)。
本文档中的后续章节将详细介绍这两种iap方法的实现，并会对如何使用软件进行说明。
使用tftp实现iap
tftp概述
tftp是一种基于udp的简单文件传输协议。文件传输由tftp客户端发起，会向tftp服务器发送读取或写入请求。服务器确认请求后，即开始进行文件数据传输。数据将以固定大小的块尽情发送（例如每块含512个字节）。
必须在每个发出的数据块都得到接收方确认后，才可以发送下一个数据块。这种确认机制通过随各个数据块一同发送的编块号来实现。数据块小于固定块大小表示文件传输的结束。
图2描述了各种tftp数据包的格式：
图2 tftp数据包
表1列出了tftp操作码。
表1 tftp操作码
使用tftp为at32f407实现iap
此iap实现由基于lwip tcp/ip栈的tftp服务器组成。
此服务器会对远程tftp客户端(pc)发来的写请求做出响应。
tftp读请求会被忽略。
tftp通常会将接收到的文件写入到文件系统，但是该服务器却并非如此，它会将接受到的数据块写入到mcu flash（用户flash区域中）。
注：在这个实现过程中，数据块大小固定为512个字节。
图3概述了使用tftp实现iap操作的过程。
图3 使用tftp实现iap流程图
使用软件
要通过tftp对iap进行测试，需执行以下步骤：
1. 在iap.h文件中，取消use_iap_tftp选项的注释。
2. 重新编译软件。使用生成的映射文件，确保iap代码区域之间没有重叠（从地址0x0开始），而且用户flash区域从以下地址开始：app_start_sector_addr（在iap.h中定义）。
3. 在at32 flash中编写并运行软件程序。
4. 要进入iap模式，需要在按住开发版上的user key。
5. 分配完ip后（可以是静态或动态地址），用户即可启动iap流程。
6. 在pc侧，打开tftp客户端（例如tftpd64），然后配置tftp服务器地址（tftpd64中的主机地址）
7. 单击tftpd64实用程序中的put（写入）按钮，启动文件写请求
8. 在iap操作结束时，可以复位开发板并在at32 flash中运行刚刚编写的应用程序
图4 tftp64对话框
使用http实现iap
http文件上传概述
rfc1867中定义了使用http进行文件上传。此文件上传方法是基于http表单。发送原始二进制数据时，要使用http post方法而不是get方法。
以下是一个html代码示例，用于实现基于表单的文件上传：
图5 文件上传html表单的浏览器画面
注：在发送文件数据前，web客户端会首先发送http头文件数据，其中包含诸如文件名称和内容长度等信息，web 服务器必须对其中的一些信息进行解析。
web客户端使用的http头文件格式并不总是相同。图6显示的是internet explorer在post请求中的http头文件格式。图7显示的是mozilla firefox的http头文件格式。
http web服务器必须能够处理这些不同的格式。
图6 ie11 http头文件格式
图7 mozilla firefox http头文件格式
使用http在at32f407上实现iap
此iap实现由基于lwip栈的http web服务器组成。
在浏览器中输入的at32的ip地址后，将显示登录web页面（图8）。此登录web页面只有已获授权的用户才能使用iap文件上传功能。
图8 登录web页面
注：1. 默认的user id（用户id）为user, password（密码）为at32
2. 如果user id（用户id）或password（密码）不正确，登录web页面会重新加载。
登录成功后，浏览并选择要上传到at32 flash的二进制文件
注：确保二进制文件大小不超过at32用户flash区域的总容量。
单击upload（上传）按钮后（参见图x），将向服务器发出post请求。这时，服务器开始擦除用户flash区域的全部内容，等待接受二进制文件原始数据。然后将街收到的数据写入用户flash区域。
注意，要接收的数据总长度信息将从传输开始时发出的http头文件数据中提取。
在iap操作结束后，web页面将只是iap操作成功，同时显示一个可用于复位mcu的按钮。
图9 文件上传完成web页面
图10对使用http实现iap方法进行了总结
图10 使用http实现iap的流程图
使用软体
要使用http对iap进行测试，需执行以下步骤：
1. 在iap.h文件中，取消选项use_iap_http的注释。
2. 重新编译软件，使用生成的映射文件，确保iap区域代码之间没有重叠（从地址0x0开始），而且用户flash区域从以下地址开始：app_start_sector_addr（在iap.h中定义）。
3. 在at32 flash中编写并运行软件程序。
4. 要进入iap模式，需要再按住开发版上的user key。
5. 分配完ip地址后（可以是静态或动态地址），用户即可启动iap流程
6. 打开web客户端（mozilla firefox或internet explorer），输入at32 ip地址
7. 会显示登录web页面。在user id（用户id）字段中输入”user”，在password（密码）字段中输入”at32”，然后按下login（登录）按钮。
8. ip操作结束后，将加载新的web页面，只是文件上传操作已经成功完成。
9. 可以按下reset mcu（复位mcu）按钮复位mcu，然后在at32 flash中运行刚刚编写的应用程序。
注：使用以下web客户端对软件进行测试：microsoft internet explorer 11和mozilla firefox 80.0
已知限制
二进制文件中添加的额外字节
internet浏览器（microsoft internet explorere或mozilla firefox）会在上传的二进制文件的末尾添加一个随机边界标记（根据rfc1521规定，此标记不得超过72个字节）。在最新的iap软件版本中，并没有删除此边界标记，而是在空间足够的情况下将其存储在flash中。如果没有足够空间，则不会在flash中写入额外字节，也不会返回错误。
环境
硬件配置
1. dm9162以太网模块
2. at-start-f407开发板
3. 以太网线
软件源码
utilitiesat32f407_emac_iap_demosource_codebootloader, emac iap源程序，运行iap升级程序
mac地址和ip地址设置
在netconf.h文件中对mac地址进行了定义。
默认的mac地址固定为：00:00:44:45:56:01。
在netconf.h文件中对ip地址进行了定义。
ip地址可以设置为静态地址，也可以设置为由dhcp服务器分配的动态地址。默认的静态地址为：192.168.81.37。
可以通过在lwipopts.h文件中使能lwip_dhcp来选择dhcp模式。
软件文件组成
表2 介绍了项目源文件
注：表格中没有列出标准固件库和lwip栈中所使用的文件。
构建iap映像
为了构建iap映像（将会使用iap软件加载），应确保以下几点：
1. 编译/链接的软件必须从用户flash区域的起始地址开始运行（此地址应与iap.h的
app_start_sector_addr 中所定义的地址相同）。
2. 将向量表的起始地址配置为用户flash区域的起始地址：
a. 在应用程序代码中，使用misc.h/.c驱动程序的nvic_setvectortable函数来重新定位应用程序加载地址的向量表。
例如，将向量表基本位置设置为0x08010000：
nvic_setvectortable(nvic_vecttab_flash, 0x10000);
b. 通过修改system_at32f4xx.c文件中定义的vect_tab_offset常量的值。
例如，将向量表基本位置设置为0x08010000：
#define vect_tab_offset 0x10000
3. 编译后的软件大小不超过用户flash区域的总容量。
来源：at32 mcu 雅特力科技
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启动微控制器时，可以选择让其在以下任一模式运行：
iap模式，用于执行iap代码
正常模式，用于执行应用程序代码
无论是iap代码还是应用程序代码都位于微控制器的内置flash中，iap代码通常存储在mcu flash的第一页，而用户应用程序代码则占据剩余的flash区域。
图1介绍了iap操作流程
使用mcu以太网接口实现iap
如果有以太网可用，则它通常是嵌入式系统中实现iap功能的首选接口，其优势包含：
高速通信接口(10/100 mbps)
通过网络(lan或wan)进行远程编程
可以使用ftp、tftp、http等基于tcp/ip栈的标准应用协议实现iap
通过以太网在at32f407上实现iap
本应用笔记将介绍两种使用以太网通信外设在at32f407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
这两种解决方案均基于lwip栈(2.1.2), 它是轻量级的tcp/ip协议栈
使用tftp实现iap方法
使用tftp实现iap的方法广泛应用于需要具有固件升级功能的嵌入式系统应用中（例如，嵌入式linux bootloader中）。
tftp是一种在udp传输层上执行的简单文件传输协议。此协议非常适合在局域网环境中使用。它基于客户端/服务器架构，在这种架构中，客户端会向服务器发出文件传输请求（读取或写入操作）。为实现iap，需要在lwip协议栈上实现一个简单的tftp服务器，服务器只须处理来自pc的tftp客户端的写入请求即可。
使用http实现iap方法
使用http协议进行固件升级没有使用tftp常见，但是在需要通过internet进行远程编程时，这种解决方案就显得极为有用。这时，需要使用tcp传输协议来实现http服务。
http基于tcp协议运行，它提供了一个一种以html表单形式从web客户端(mozilla firefox或microsoft internet explorer)发送一个二进制文件的方式。这称为http文件上传(rfc1867)。
本文档中的后续章节将详细介绍这两种iap方法的实现，并会对如何使用软件进行说明。
使用tftp实现iap
tftp概述
tftp是一种基于udp的简单文件传输协议。文件传输由tftp客户端发起，会向tftp服务器发送读取或写入请求。服务器确认请求后，即开始进行文件数据传输。数据将以固定大小的块尽情发送（例如每块含512个字节）。
必须在每个发出的数据块都得到接收方确认后，才可以发送下一个数据块。这种确认机制通过随各个数据块一同发送的编块号来实现。数据块小于固定块大小表示文件传输的结束。
图2描述了各种tftp数据包的格式：
图2 tftp数据包
表1列出了tftp操作码。
表1 tftp操作码
使用tftp为at32f407实现iap
此iap实现由基于lwip tcp/ip栈的tftp服务器组成。
此服务器会对远程tftp客户端(pc)发来的写请求做出响应。
tftp读请求会被忽略。
tftp通常会将接收到的文件写入到文件系统，但是该服务器却并非如此，它会将接受到的数据块写入到mcu flash（用户flash区域中）。
注：在这个实现过程中，数据块大小固定为512个字节。
图3概述了使用tftp实现iap操作的过程。
图3 使用tftp实现iap流程图
使用软件
要通过tftp对iap进行测试，需执行以下步骤：
1. 在iap.h文件中，取消use_iap_tftp选项的注释。
2. 重新编译软件。使用生成的映射文件，确保iap代码区域之间没有重叠（从地址0x0开始），而且用户flash区域从以下地址开始：app_start_sector_addr（在iap.h中定义）。
3. 在at32 flash中编写并运行软件程序。
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6. 在pc侧，打开tftp客户端（例如tftpd64），然后配置tftp服务器地址（tftpd64中的主机地址）
7. 单击tftpd64实用程序中的put（写入）按钮，启动文件写请求
8. 在iap操作结束时，可以复位开发板并在at32 flash中运行刚刚编写的应用程序
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以下是一个html代码示例，用于实现基于表单的文件上传：
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图6 ie11 http头文件格式
图7 mozilla firefox http头文件格式
使用http在at32f407上实现iap
此iap实现由基于lwip栈的http web服务器组成。
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图8 登录web页面
注：1. 默认的user id（用户id）为user, password（密码）为at32
2. 如果user id（用户id）或password（密码）不正确，登录web页面会重新加载。
登录成功后，浏览并选择要上传到at32 flash的二进制文件
注：确保二进制文件大小不超过at32用户flash区域的总容量。
单击upload（上传）按钮后（参见图x），将向服务器发出post请求。这时，服务器开始擦除用户flash区域的全部内容，等待接受二进制文件原始数据。然后将街收到的数据写入用户flash区域。
注意，要接收的数据总长度信息将从传输开始时发出的http头文件数据中提取。
在iap操作结束后，web页面将只是iap操作成功，同时显示一个可用于复位mcu的按钮。
图9 文件上传完成web页面
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1. 在iap.h文件中，取消选项use_iap_http的注释。
2. 重新编译软件，使用生成的映射文件，确保iap区域代码之间没有重叠（从地址0x0开始），而且用户flash区域从以下地址开始：app_start_sector_addr（在iap.h中定义）。
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在netconf.h文件中对mac地址进行了定义。
默认的mac地址固定为：00:00:44:45:56:01。
在netconf.h文件中对ip地址进行了定义。
ip地址可以设置为静态地址，也可以设置为由dhcp服务器分配的动态地址。默认的静态地址为：192.168.81.37。
可以通过在lwipopts.h文件中使能lwip_dhcp来选择dhcp模式。
软件文件组成
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注：表格中没有列出标准固件库和lwip栈中所使用的文件。
构建iap映像
为了构建iap映像（将会使用iap软件加载），应确保以下几点：
1. 编译/链接的软件必须从用户flash区域的起始地址开始运行（此地址应与iap.h的
app_start_sector_addr 中所定义的地址相同）。
2. 将向量表的起始地址配置为用户flash区域的起始地址：
a. 在应用程序代码中，使用misc.h/.c驱动程序的nvic_setvectortable函数来重新定位应用程序加载地址的向量表。
例如，将向量表基本位置设置为0x08010000：
nvic_setvectortable(nvic_vecttab_flash, 0x10000);
b. 通过修改system_at32f4xx.c文件中定义的vect_tab_offset常量的值。
例如，将向量表基本位置设置为0x08010000：
#define vect_tab_offset 0x10000
3. 编译后的软件大小不超过用户flash区域的总容量。
来源：at32 mcu 雅特力科技
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STM32晶振器振问题