LPC2214的IAP實(shí)現(xiàn)方案
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2 硬件實(shí)現(xiàn)方案
本產(chǎn)品為電力負(fù)荷用電管理終端，用來實(shí)現(xiàn)對廠礦、企業(yè)、機(jī)關(guān)等電力用戶的用電監(jiān)測和控制，提高用電質(zhì)量。終端產(chǎn)品通過GPRS／CDMA無線通信接口完成與電力局遠(yuǎn)方調(diào)度主站的信息交互。由于終端產(chǎn)品分散分布在一個(gè)區(qū)域的各個(gè)位置，調(diào)度主站必須通過GPRS／CDMA方式實(shí)現(xiàn)對終端產(chǎn)品應(yīng)用程序的在線升級，因此產(chǎn)品在線升級的可靠性會(huì)對電力用戶造成很大的影響。終端產(chǎn)品采用圖1所示的硬件方案?？紤]到LPC2214片內(nèi)Flash的特點(diǎn)，應(yīng)用程序固化在內(nèi)部Flash中并在其中執(zhí)行。LPC2214通過數(shù)據(jù)線、地址線與RAM、外部Flash、LCD、擴(kuò)展串口芯片連接，通過串行總線與A／D轉(zhuǎn)換器通信。LPC2214本身提供的2路UART接口可以分別實(shí)現(xiàn)本地維護(hù)接口和GPRS／CDMA無線網(wǎng)絡(luò)接口，擴(kuò)展串口芯片可以擴(kuò)展出2路UART，實(shí)現(xiàn)本地紅外維護(hù)和RS485方式的抄表功能。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/152280.htm
為了確保應(yīng)用程序的在線更新，片外RAM和Flash除了滿足應(yīng)用程序的正常使用外，還必須滿足應(yīng)用程序更新時(shí)臨時(shí)備份代碼的需求。
3 應(yīng)用程序IAP實(shí)現(xiàn)方案
如圖2所示，需要更新的應(yīng)用程序代碼通過GPRS／CDMA無線網(wǎng)絡(luò)接口或本地維護(hù)接口下載到RAM的程序代碼緩存區(qū)中。經(jīng)過校驗(yàn)檢查正確后，導(dǎo)入到外部Flash的應(yīng)用程序代碼區(qū)。導(dǎo)入成功后，設(shè)置相關(guān)標(biāo)志，再通過LPC2214的IAP接口功能函數(shù)，將應(yīng)用程序代碼保存到CPU內(nèi)部Flash中。
由于應(yīng)用程序運(yùn)行在CPU內(nèi)部的高速Flash上，因此產(chǎn)品正常運(yùn)行過程中無法完成內(nèi)部Flash中代碼的更新。為了解決上述問題，采用“應(yīng)用boot：”的方式加以實(shí)現(xiàn)。將內(nèi)部Flash分為2個(gè)區(qū)域：應(yīng)用boot和應(yīng)用程序代碼區(qū)。應(yīng)用boot為一個(gè)簡單的應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)從外部Flash導(dǎo)入應(yīng)用程序代碼以及向應(yīng)用程序代碼區(qū)入口跳轉(zhuǎn)的功能。應(yīng)用boot存放在CPU內(nèi)部Flash的開始部分，一旦寫入后不再修改。產(chǎn)品上電或復(fù)位后，CPU的PC指針首先指向應(yīng)用boot的入口，應(yīng)用boot開始執(zhí)行。一旦檢測到外部Flash中有完整的用戶代碼需要更新，則通過LPC2214的IAP接口將應(yīng)用程序代碼導(dǎo)入到內(nèi)部Flash的應(yīng)用程序代碼區(qū)，并跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序代碼的入口處執(zhí)行新的應(yīng)用程序；如果沒有應(yīng)用程序需要更新，boot程序會(huì)直接跳轉(zhuǎn)到當(dāng)前應(yīng)用程序代碼的入口處執(zhí)行。
在整個(gè)應(yīng)用程序在線升級過程中，應(yīng)用程序代碼正常寫入片外Flash之前都不影響產(chǎn)品的正常運(yùn)行。正確寫入片外Flash后，應(yīng)用程序自動(dòng)復(fù)位，然后啟動(dòng)應(yīng)用boot，通過應(yīng)用boot將新的應(yīng)用程序?qū)懭雰?nèi)部Flash。經(jīng)測試，該過程可以在10 s內(nèi)完成，完全滿足用戶的使用要求。
4 應(yīng)用boot設(shè)計(jì)
應(yīng)用boot是應(yīng)用代碼更新的關(guān)鍵，它不但解決了在線升級的問題，而且提供了一種異常防護(hù)機(jī)制。即使在內(nèi)部Flash的應(yīng)用程序代碼區(qū)寫入失敗的情況下，由于boot可以正常運(yùn)行，仍然可以通過boot程序的功能重新更新應(yīng)用程序。boot程序基本功能包括：內(nèi)部Flash更新、向應(yīng)用程序跳轉(zhuǎn)以及本地下載更新應(yīng)用程序。為保證該軟件的可靠性，同時(shí)考慮硬件配置情況，采用μC／OS-II嵌入式操作系統(tǒng)。通過對該操作系統(tǒng)的合理裁剪和軟件優(yōu)化，可以將boot程序代碼控制在12 KB以內(nèi)，從而為應(yīng)用程序代碼提供了足夠的片內(nèi)Flash存儲(chǔ)空間。
當(dāng)boot程序從內(nèi)部Flash中讀取指令執(zhí)行時(shí)，不能擦除該Flash。為解決該問題，boot程序執(zhí)行時(shí)首先將boot程序代碼復(fù)制到RAM中，然后跳轉(zhuǎn)到RAM中執(zhí)行，這樣就可以對內(nèi)部Flash的應(yīng)用程序代碼區(qū)進(jìn)行修改操作。boot程序的啟動(dòng)部分非常重要，會(huì)直接影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。啟動(dòng)代碼首先初始化CPU總線控制器；然后初始化RAM和外部Flash片選，將boot程序代碼復(fù)制到RAM中并在RAM中執(zhí)行；最后初始化堆棧和基本系統(tǒng)后進(jìn)入主程序入口。
boot程序的IAP實(shí)現(xiàn)，主要包括兩個(gè)接口函數(shù)：CPU內(nèi)部Flash扇區(qū)的擦除和寫入。對于擦除操作，按照IAP提供的操作方式即可實(shí)現(xiàn)，注意發(fā)送完擦除指令后需要一段時(shí)間的延時(shí)，并借助指令檢查擦除是否成功。對于寫入操作，需要根據(jù)IAP操作的相關(guān)要求，將數(shù)據(jù)首先復(fù)制到CPU的內(nèi)部RAM中；然后通過相應(yīng)的IAP寫入命令將其寫入到內(nèi)部Flash中；寫入操作完成后，需要進(jìn)行一定的延時(shí)并檢查寫入是否成功。為了保證上述操作過程的完整性，對于μC／OS-II操作系統(tǒng)，需要借助OS_ENTER_CRITICAL函數(shù)進(jìn)行必要的保護(hù)。
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