ARM（Cortex M3）的应用程序编程是如何工作的？

Question

我正在开发一个基于Cortex-M3的定制设备，需要实现应用程序内编程（IAP）机制，以便能够在没有JTAG的情况下更新设备固件（我们将使用TFTP或HTTP）。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晰，但我并不真正理解重新刷写是如何工作的。

据我所了解，指令是通过ICode总线（当然还有预取块）从Flash中由CPU获取的。那么，这就是我的一个相当愚蠢的问题：为什么在重新刷写自身时（即更改正在运行的程序所在的Flash存储器），运行中的程序不会被破坏呢？

- Roman Dmitrienko

Answer 1

常见的解决方案是在闪存中保留一个小的预留区域，用于存储实际的刷写程序。当下载新固件后，只需跳转到此区域中的代码。

当然，在刷写固件时，不会覆盖这个小区域，只能通过其他方式（如JTAG）来进行修改。因此，请确保此刷写程序一开始就能够正常工作。 :)

- Some programmer dude

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啊哈...没错，我在学习代码时漏掉了那部分！ - Roman Dmitrienko

是的，然而在许多设备上，除了在编程闪存时实际运行时还需要从 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，即使整个过程由保留部分的闪存中的代码管理。 - Chris Stratton

有许多故障场景需要考虑，否则，您可能会使系统变得无法使用。IAP是固件开发的基石，特别是在不稳定的网络环境下正确地执行可能会很棘手。 - Amit

Answer 2

我不熟悉STM实现，但在NXP芯片中，IAP例程存储在一个单独的、保留的ROM区域中，用户代码无法擦除该区域。

如果你自己实现闪存编写代码，通过直接使用硬件寄存器，你需要确保它不会触及正在运行的扇区，或从RAM中运行。

- Igor Skochinsky

Answer 3

现在许多微控制器支持IAP，这意味着可以在程序执行时编程其闪存。对于IAP，闪存中的程序存储器可能分为两个部分，一个是可执行部分，另一个是备份部分。通常我们通过JTAG在某个位置（例如part-1）编程闪存，其固件版本为0.01。对于IAP，即在代码执行时在另一部分（part-2）中编程闪存，在固件版本0.01中应提供相应的API，以帮助编程flash part-2。成功编程完成后，固件版本将更新为0.02。在处理器重新启动时，通过检查初始化时的固件版本，程序执行跳转到最新的固件。正在执行固件的部分称为可执行部分，而其他部分称为备份。为什么它被称为备份？因为假设在编程过程中存在任何固件损坏，固件版本将不会更新，并且在检查版本号后，程序控制将自动跳回备份固件。

- user2307382

Answer 4

据我所知，CPU通过ICode总线（当然还有预取块）从Flash中获取指令。因此，这是我的一个非常愚蠢的问题：为什么在重新刷新自身（即更改正在运行的程序所在的Flash存储器）时，运行中的程序不会被破坏？

这是因为，在一般情况下，当您从Flash内读取（即执行代码）时，不允许对其进行写入/编程。

请查看this以获取有关实现IAP的一些想法。

- Vin

Answer 5

另一种好的方法是使用定制的引导加载程序。然而，STM IAP 不存储在 Flash 中，因此无法被自身覆盖。通常人们会将闪存分为两部分，一部分保留给定制的引导加载程序，另一部分用于应用程序。引导加载程序确保不会写入其自己分配的区域。引导加载程序可以通过 JTAG 编程，后来应用程序可以利用引导加载程序来对自身进行编程。

- Dheeraj Kumar