IAP编程下的单片机运行流程是怎样的

IAP是什么？IAP有哪些应用？IAP编程下的单片机运行流程是怎样的？

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王萍

2021-12-14 15:34:39

一、IAP是什么

IAP即为In Application Programming,解释为在应用中编程，用户自己的程序在运行过程中对User Flash的部分区域进行烧写。即是一种对单片机flash擦写的一种编程方案。
通常情况下，一片stm32单片机的flash只有一个用户程序，而IAP编程则是将单片机的flash分成至少两大区域，一部分叫做bootloader区，一部分叫做app用户代码区，还可留出一部分区域为代码备份区。
二、IAP的应用场所

通常情况下我们给stm32单片机烧录更新程序时是通过SWD、J-link或者通过设置BOOT引脚后，使用串口进行程序下载，这样的方式直接一次性将程序文件下载到单片机的flash中，比较适合绝大部分的应用。
但是当产品投入实际应用时，封装完成后在后期的使用过程中遇到某些程序上的bug或者是根据客户需求需要增加一些功能的时候，使用传统代码烧录的方法就可能需要拆除封装，而使用IAP编程在bootloader区提前写入与外部通信的接口用于升级单片机代码，使得我们不用对已完成包装的产品进行拆除既可以更新代码，这样既节约了成本，也更加方便快捷。
三、IAP编程的流程

IAP编程将Flash区分成的两个区域，bootloader区和app用户代码区具有截然不同的功能。
bootloader区，主要实现接收程序文件，并将该程序写于特定位置的Flash区域。而这里接收外部程序文件，就需要实时和外部通信了。Stm32单片机与外部通信大多是通过自身的串口接收和发送数据，不过Stm32单片机的串口可以外接多种通讯接口，例如422、485、GPRS及ESP8266等。即我们可以通过串口外接蓝牙模块、WiFi模块或者是其他网络模块，就可以实现远程的文件传送更新单片机程序了。
app用户代码区则是主要实现我们所需要的功能操作，除此之外app用户代码区还需要实时检查代码运行情况，通过判断更新程序的标志位来判断是否需要升级程序。若是需要升级程序则进入bootloader区进行代码更新；若不需要则继续运行功能函数代码即可。
因此IAP编程下的单片机运行流程如下图：

根据运行流程，我们可以总结出简单几条bootloader设计过程中需要注意的地方：
1、精简、程序尽可能精简。在单片机Flash有限的情况下，bootloader代码占用Flash的空间越小，则APP程序代码就可占用更多，实现更多功能函数。
2、标志位不受复位的影响。
3、Bootloader中尽量不使用中断。
四、写在末尾的话

因为项目上需要，提出了远程升级单片机程序的要求，所以才开始接触到IAP编程。在弄清楚了原理和流程之后，我就开始着手实现这一功能，写此系列文章主要是为了留个笔记方便以后查看。文中的内容也多是我通过学习加上自身的理解写的，所以若有不妥之处，欢迎大家指出，共同进步。后续文章主要是围绕Stm32F103单片机串口更新程序的具体操作，涉及的通信协议有Xmodem、Ymodem及MQTT；涉及的编程语言有C、Lua。

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李晓鹏

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