从IAP升级到涂鸦OTA升级介绍（上）

仅作为个人学习笔记使用

序言

虽然说是重复造轮子，但是我觉得学习阶段还是很有必要的，主要目的验证数据接收(环形缓冲队列+空闲中断)以及重新复习IAP。本篇内容分为上下两部分第一部分介绍传统IAP升级的方案到实现，第二部分介绍Tuya平台OTA升级使用及SDK代码部分介绍，本篇为上篇。

一、什么是IAP升级

IAP--In Application Programming. 即在线应用编程，也就是说用户可以使用自己的程序对单片机的user flash区域进行烧写。可以很方便的对已经发布的产品进行功能升级或者程序上的修复，只要保留预先的通信接口即可(USART, 网口等)，避免了要进行拆机使用下载器进行烧录。

而进行IAP升级最核心的两点是实现：
1.BootLoader程序的编写存储在FLASH中，主要负责引导APP程序的升级
2.APP程序的编写实现产品功能升级的程序或者对程序的修复

二、解析STM32如何启动方式

2.1 STM32 FLASH空间划分

以STM32F103RC为例，可知其FLASH大小每页2K字节，内部FLASH的首地址从0x08000000开始程序在此地址开始写入。由于后续要涉及到将bin文件写入FLASH，这里简单说下对FLASH写操作过程，首先要清楚一下几点：

字=32位=4个字节；半字=16位=2个字节
每次写入必须是两个字节
写入之前是必须先擦除的
FLASH地址为空的时候0xffff
擦除: 页擦除

FLASH写入过程
1.解锁
2.擦除扇区
3.写数据到指定位置
4.上锁

IAP时FLASH地址空间具体划分如下

2.2 STM32的启动过程

无论是Keil MDK还是IAR EWARM开发环境 ST公司都已经帮你写好了cortex内核的启动程序，你只需要进行引用就好大大降低了开发难度。传统的ARM架构总是从地址为0处开始执行第一条指令，而Cortex-M3内核却不相同，有三种启动方式：

1.通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于SRAM区，即起始位置0x2000000 复位后PC指针0x2000000
2.通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于FLASH区，即起始位置0x8000000 复位后PC指针0x800000(最常用的方式)
3.本文暂时不对这种情况论述

1)没有IAP只有APP程序的正常流程

STM32的FLASH地址起始于0x08000000, 程序从此地址开始写入

根据上图分析启动和执行流程
1.STM32在复位后，从0x08000004地址处取得复位中断向量起始地址，并跳转到复位中断程序入口
2.在执行完复位中断程序后，会跳转到main函数
3.由于main函数一般数一个while(1)的循环体，在程序执行过程中发生中断时，PC指针会被强制指回中断向量表
4.根据中断源进入相应中断服务程序
5.执行完中断服务程序后返回main函数

2) 加入IAP后流程

同理对流程进行分析。

1.STM32复位后，从0x08000004地址处取得复位中断向量地址，随后跳转到复位中断程序入口，并执行完复位中断程序最后跳转到IAP的main函数入口(这里将原先的步骤1和2进行合并)
2.在执行完IAP后(固件升级后)，会跳转到APP的复位中断向量起始位置即复位向量表处
3.取复位中断向量地址后，跳转到新的复位中断程序入口并执行新的复位中断程序最后进入APP的main函数
4.APP的main函数是一个while(1)循环体，在程序执行过程中发生中断后 (此时有两个中断向量表)先将PC指向0x08000004，再根据相应中断源进入中断函数
5.执行完中断函数后再回到APP的main函数

三、IAP升级方案介绍

主要实现两个事情，1)BootLoader程序 2)APP程序。

升级APP无非是将旧程序换成新程序，就是一包一包的接收然后再一包一包的写入FLASH中，而在实际开发中为了确保数据接收的完整性一般会设定传输协议帧头数据校验位等，根据协议进行一包一包的校验。这里主要是为了验证IAP升级的demo测试数据接收的写法，所以就不设置相关协议类似于直接将接收的bin文件存到FLASH的指定地点中。

IAP升级流程

1.接收APP (bin文件)

这里采用环形队列+空闲中断的的方式
实际上数组就是一个大的队列，但是随着接收数据的增加增加到数组最大容量后就会出现假溢出现象，数组就无法使用了，所以环形队列出现了。

一个字节一个字节的数据接收后进入中断，在环形队列(大小256)中先判断写指针和读指针是否重合，是则返回0xff, 否则写入USART_RECV_BUF，每次写入一个数据，后写指针(入队指针)加进行加一

next_pos = (p_queue->tail_pos + 1) % USART_BUFF_LEN; 主要是防止写指针越界，读出环形队列数据并直接写入FLASH指定位置中。

这里说明几点：
1.FLASH在擦除、写入时候会花费较长时间所以为了避免队列读出的数据直接写入FLASH过程中接收的其他接收的数据会丢失在初始化时先将要写入的页及可能用到的页全部擦除，方便直接写入
2.在测试过程中，串口助手发送大约几十个字节 FLASH写入正常，但是将bin文件发送出去时候会出现FLASH数据写入一半后会出现程序跑飞可能还是串口发送的速度太快而在FLASH写入中很慢所以后面将串口波特率改为9600 经过测试是完全没有问题的
3.STM32属于小端模式对写入FLASH的数据要进行处理
4.FLASH写入/读出半字也就是一次写入2个字节，写完/读出一次地址会加2

同样这里是为了防止越界，并且每次读取一个字节数据后长度都进行减减操作。