ARM (Cortex M3) 的应用内编程如何工作？

Posted 2023-02-19

【中文标题】ARM (Cortex M3) 的应用内编程如何工作？

【英文标题】：How does the in-application programming for ARM (Cortex M3) work?

【发布时间】：2011-12-21 03:11:53

【问题描述】：

我正在开发基于 Cortex-M3 的定制设备，我需要实现应用内编程 (IAP) 机制，以便可以在没有 JTAG 的情况下更新设备固件（我们将使用 TFTP 或 HTTP反而）。虽然 ST Microelectronics 提供的与 IAP 相关的代码示例对我来说已经足够清楚，但我并不真正了解重新刷新的工作原理。

据我了解，指令是由 CPU 通过 ICode 总线（当然还有预取块）从闪存中获取的。所以，这是我的一个非常愚蠢的问题：为什么正在运行的程序在重新刷新自身（即更改运行它的闪存）时不会损坏？

【参考方案1】：

一个常见的解决方案是在闪存中保留一个小的保留区域，用于存储实际的闪存程序。下载新固件后，只需跳转到该区域的代码即可。

当然，刷固件时这个小区域是不会被覆盖的，只能通过其他方式（比如JTAG）来完成。因此，请确保此闪烁程序一开始就可以正常工作。 :)

【讨论】：

啊哈...没错，我在研究代码时错过了那部分！

是的，但是在许多设备上，还需要在对闪存进行编程时实际从 ram 运行，因此必须将一小段编程代码复制到 RAM 并调用以进行实际编程，即使如果整个过程由闪存保留部分中的代码管理。

您需要考虑许多故障情况，否则，您最终可能会阻塞系统。 IAP 是固件开发的基石，特别是在有损网络上正确执行此操作可能会很棘手。

【参考方案2】：

我不熟悉 STM 的实现，但在 NXP 芯片中，IAP 例程存储在单独的保留 ROM 区域中，用户代码无法擦除该区域。

如果您通过直接使用硬件寄存器自己实现闪存写入代码，您需要确保它不会触及它正在运行的扇区或从 RAM 运行。

【参考方案3】：

现在很多微控制器都支持 IAP，可以在同一闪存中执行程序的同时对其闪存进行编程。

对于 IAP，flash 中的程序存储器可以分为两部分，一个可执行部分和其他备份部分。

通常我们通过固件版本为 0.01 的 JTAG 在某个位置（例如第 1 部分）对闪存进行编程。对于IAP，即在代码执行时对另一部分（part-2）的flash进行编程，固件版本0.01应提供相应的API，这有助于对flash part-2进行编程，编程成功后固件版本将是更新为 0.02。处理器重启后，程序执行通过在初始化时检查固件版本跳转到最新固件。

固件正在执行的部分称为可执行部分，其他部分称为备份。为什么叫备份是指，假设烧写过程中固件损坏，固件版本不会更新，重启后，程序控制检查版本号后会自动跳回备份固件。

【参考方案4】：

另一个好方法是使用定制的引导加载程序。但是 STM IAP 不存储在 Flash 中，所以它不能被它自己覆盖。通常人们所做的是将flash分成两部分溢出，一个是为定制的Bootloader保留的，另一个是用于应用程序的。引导加载程序确保它不会写入自己分配的区域。引导加载程序可以通过 JTAG 进行编程，以后的应用程序可以利用引导加载程序自行编程。

【参考方案5】：

据我了解，指令是由 CPU 通过 ICode 总线（当然还有预取块）从闪存中获取的。所以，这是我的一个非常愚蠢的问题：为什么正在运行的程序在重新刷新自身（即更改运行它的闪存）时不会损坏？

这是因为，在一般情况下，当您读取闪存（即执行代码）时，不允许对闪存进行写入/编程。

查看this，了解有关实施 IAP 的一些想法。