单片机片几种烧写方式介绍

jinchunxing · 发表于 2019-10-16 14:05:40

本帖最后由 jinchunxing 于 2019-10-16 14:05 编辑

单片机应用系统由硬件和软件组成，软件的载体是硬件的程序存储器，程序存储器采用只读存储器，这种存储器在电源关闭后，仍能保存程序，在系统上电后，CPU可取出这些指令重新执行。只读存储器(Read Only Memory,ROM)中的信息一旦写入，就不能随意更改，特别是不能在程序运行过程中写入新的内容，
故称只读存储器。向ROM中写入信息称为ROM编程。根据编程方式不同分为几种不同烧写方式。

几种烧写方式

ICP(In Circuit Programing):在电路编程(单片机通电即可写入程序，包括bootloader)

ISP(In System Programing):在系统编程(单片机通电加上晶振，有bootloader引导的情况下，即可写入应用程序)

IAP(In Application Programing):在应用编程(单片机在正常运行的程序中，内部程序对单片机局部重写数据)

ICP、ISP、IAP详细介绍

ISP是指可以在板级上进行编程，而不用把芯片拆下来放到烧写器中，即不脱离系统，所以称作“在系统编程”，它是对整个程序的擦除和写入，通过单片机专用的串行编程接口对单片机内部的Flash存储器进行编程。即使芯片焊接在电路板上，只要留出和上位机接口的串行口就能进行烧写。(芯片一般固化了用来ISP升级的boot程序)

IAP同样是在板级上进行编程，MCU获取新代码并对程序的某部分重新编程，即可用程序来改变程序，修改程序的一部分达到升级、消除bug的目的，而不影响系统的其它部分，烧写过程中程序可以继续运行，另外接口程序是自已写的，这样可以进行远程升级而不影响应用。IAP的实现更加灵活,通常可利用单片机的串行口接到计算机的RS232口，通过专门设计的固件程序来编程内部存储器。（通常自己编写一个bootloader程序) (注: 有时候, ISP/IAP的分别并不是那么清楚!)

ICP在电路编程，ICP (In-circuit programmer)，在电路编程方法允许使用商业编程器来实现编程和擦除功能，而无需将微控制器从系统中移出，可完全由微控器硬件完成，不需要外部引导器。(百度)

ISP、IAP应用场合

1、ISP 程序升级需要到现场解决,不过好一点的是不必拆机器了。

2、IAP 如果有网管系统的话,用网管下载一切搞定,人不用跑来跑去。

在线编程目前有两种实现方法：在系统编程（ISP）和在应用编程（IAP）。ISP一般是通过单片机专用的串行编程接口对单片机内部的Flash存储器进行编程,而IAP技术是从结构上将Flash存储器映射为两个存储体,当运行一个存储体上的用户程序时,可对另一个存储体重新编程,之后将控制从一个存储体转向另一个。ISP的实现一般需要很少的外部电路辅助实现,而IAP的实现更加灵活,通常可利用单片机的串行口接到计算机的RS232口,通过专门设计的固件程序来编程内部存储器。 ISP和IAP很相似，都是不需要把芯片从板子上拔出来，就达到了用PC-MCU的编程接口（JTAG、串口、双绞线、SPI等）搞定新版本的升级的目的。MCU内部都是首先执行一段独立的Boot代码（这段Boot代码一般是出厂预置，或使用编程器烧录的，通常只有1k或4k，SST通常是占用一块独立的Block，Philips通常是让BootROM地址与其他Flash重叠，以达到隐藏的效果），Boot负责控制擦除程序存储器及给程序存储器编程的代码（或是处理器外部提供的执行代码），然后通过某种与PC计算机的通信方式（如，ether网口），将用户指定的某个在PC上编译完成的MCU可运行的二进制代码文件编程入MCU内的程序存储器。

IAP的实现

通常在用户需要实现IAP功能时，即用户程序运行中作自身的更新操作，需要在设计固件程序时编写两个项目代码，第一个项目程序不执行正常的功能操作，而只是通过某种通信管道(如USB、USART)接收程序或数据，执行对第二部分代码的更新；第二个项目代码才是真正的功能代码。这两部分项目代码都同时烧录在User Flash中，当芯片上电后，首先是第一个项目代码开始运行，它作如下操作：

1）检查是否需要对第二部分代码进行更新

2）如果不需要更新则转到4）

3）执行更新操作

4）跳转到第二部分代码执行

第一部分代码必须通过其它手段，如JTAG或ISP烧入；第二部分代码可以使用第一部分代码IAP功能烧入，也可以和第一部分代码一道烧入，以后需要程序更新是再通过第一部分IAP代码更新。

对于STM32来说，因为它的中断向量表位于程序存储器的最低地址区，为了使第一部分代码能够正确地响应中断，通常会安排第一部分代码处于Flash的开始区域，而第二部分代码紧随其后。

在第二部分代码开始执行时，首先需要把CPU的中断向量表映像到自己的向量表，然后再执行其他的操作。

STM32 正常的程序运行流程：

当加入 IAP 程序之后，程序运行流程：

从第二个图，STM32 复位后，还是从 0X08000004 地址取出复位中断向量的地址，并跳转到复位中断服务程序，在运行完复位中断服务程序之后跳转到 IAP 的 main 函数，如图标号①所示，此部分同图 53.1.1 一样；在执行完 IAP 以后（即将新的 APP 代码写入 STM32的 FLASH，灰底部分。新程序的复位中断向量起始地址为 0X08000004+N+M），跳转至新写入程序的复位向量表，取出新程序的复位中断向量的地址，并跳转执行新程序的复位中断服务程序，随后跳转至新程序的 main 函数，如图标号②和③所示，同样 main 函数为一个死循环，并且注意到此时 STM32 的 FLASH，在不同位置上，共有两个中断向量表。

在 main 函数执行过程中，如果 CPU 得到一个中断请求，PC 指针仍强制跳转到地址

0X08000004 中断向量表处，而不是新程序的中断向量表，如图标号④所示；程序再根据我们设置的中断向量表偏移量，跳转到对应中断源新的中断服务程序中，如图标号⑤所示；在执行完中断服务程序后，程序返回 main 函数继续运行，如图标号⑥所示。通过以上两个过程的分析，我们知道 IAP 程序必须满足两个要求：

1）新程序必须在 IAP 程序之后的某个偏移量为 x 的地址开始；

2）必须将新程序的中断向量表相应的移动，移动的偏移量为 x；

如果IAP程序被破坏，产品必须返厂才能重新烧写程序，这是很麻烦并且非常耗费时间和金钱的。针对这样的需求，STM32在对Flash区域实行读保护的同时，自动地对用户Flash区的开始4页设置为写保护，这样可以有效地保证IAP程序(第一部分代码)区域不会被意外地破坏。

ISP与ICP的差别

For ISP

(1) MCU必须处于可执行程序的状态 (除了上电, 还要接XTAL), 且必须预烧ISP-code在LDROM里面

(2) 烧录范围只限于APROM, DataFlash或CONFIG (但对使用者来说, 应经够了!)

(3) chip在LOCK的状态下, 仍然可以只更新某一区块 (APROM, DataFlash或CONFIG)

(4) 因为烧录的动作取决于ISP-code的写法, 所以给系统设计者的弹性较大

For ICP

(1) MCU只要处于上电状态即可, 不必预烧任何code在MCU里面

(2) 烧录范围涵盖整颗MCU, 包括 APROM, DataFlash, CONFIG, LDROM 和 ROMMAP