【技术分享】APM32F411为什么要有ISP，你知道多少？

只看该作者 · 2023-11-21 14:18

本帖最后由 kai迪皮于 2023-11-21 14:19 编辑

#申请原创# @21小跑堂

1 背景

翻阅APM32F411的手册，竟然发现它是支持ISP启动的。

我们都知道对flash编程的方式有：

1. ICP：在电路中编程，利用jlink、stlink、Geehylink、烧录器这些都属于在电路中编程。
2. IAP：在应用中编程，利用自留的bootloard程序对应用代码（APP）进行更新程序，属于IAP。
3. ISP：在系统中编程，这个是指在系统中编程。

以上是基本概念，网上有许多这个资料，我就不一一赘述，本文档的一个目的主要是解决一个问题：MCU为什么要有ISP？这个是之前一个小伙伴问的。

2 编程的阶段

在正文开始之前我们先回顾一下，对MCU编程flash一般的场景有哪些，这里我简单总结一下：

1. 开发阶段，为开发工程师在进行一些样品研发阶段，特点是对一个MCU进行多次编程，且需要进行在线仿真测试验证。
2. 量产阶段，为产品批量生产阶段，此时一般是几百上千甚至上万的货品进行出货，特点是量大。
3. 维护阶段，为产品到客户端的时候，要进行的一些产品功能升级等操作。

以上三个阶段基本涵盖了我们的MCU的编程阶段，分清以上阶段，有利于我们在什么时候考虑使用何种编程方式。

3 ISP优劣势对比

3.1 资源使用上

首先我们先看一下ISP对比另外两种编程方式，它的bootloard程序由厂家提供，编程方式一般是厂家提供的基础协议以完成：对flash、选项字节的擦、写、读等功能。常用的通信端口是串行总线：I2C/USART/USB/SPI等。

从上面我们知道，ISP：

1. bootloard程序，不占用额外的flash。
2. 通信端口非常常用，通信端口在下载程序后也可在应用中进行二次利用。

3.2 编程阶段上

上文我们了解了完编程阶段，我们下面讨论一下ISP对比其他两种编程方式时在不同的编程阶段的优劣势。

1. 首先是开发阶段，由于考虑到我们是有仿真需求的，所以我们这个阶段其实大部分人都使用的是ICP。这个阶段ICP的重量级基本是无可撼动。

2. 然后是量产阶段，量产阶段中ICP对ISP的优势就不那么明显了，因为ICP需要额外的烧录接口（SWD/JTAG），对板卡是布线有要求，且这个烧录接口仅是在程序烧录的时候使用到了，在我们的产品使用阶段，是无法使用到的。再者，一般的烧录器均是要大价格的，淘宝我找一下：

若是多线并行烧录，便要采购大量的烧录器，这对成本是一个不小的挑战。若使用ISP程序，则会省下购买烧录器的成本以及布线的PCB损耗。
当然，若是使用烧录器，成本也会随着产品量的后续增加而均摊到每一个产品上的变小。这个需要取舍。

3. 最后是维护阶段，由于维护的时候一般产品是在客户手上，此时一般而言是使用IAP进行编程，因为IAP的协议可自定义，升级也更便捷。但也有特殊情况：

1. MCU的flash不够用，但又不想额外购置spi flash（说白了是因为成本）。
2. MCU做控制芯片，联网的主控另有“其人”，此时从网络端拿到MCU固件再下发给MCU。

以上两种情况，若使用ISP则可以解决一定的困扰，由于ISP不占用flash，MCU的全部flash均可以保存产品的应用程序。当MCU做从控制器时，主机在板卡内部发送升级的数据给MCU，反而也简单，因为协议有现成的，不用自己构思。

通过以上我的分析，相信大家对什么时候使用ISP有了大概的认识。那接下来我们就来看看Geehy的APM32F411的ISP功能支持什么样子的编程吧。

4 APM32F411的ISP

4.1 如何启动

通过查阅APM32F411xCxE手册，它有三种启动方式，而我们所使用的ISP启动方式就是：BOOT1设置0，BOOT1设置1。

且它的系统存储器地址是 0x1FFF0000。我们设置一下BOOT1设置0，BOOT1设置1。

4.2 支持的串行总线

通过查阅APM32F411xCxE手册，这款芯片支持USART/I2C/SPI/USB对其进行编程flash。

4.3 如何使用

为了能够顺利使用APM32F411VC的bootloard，我们需要相应的评估软件：

在这个软件，我们看到Geehy给我们准备了评估USART/USB的功能。

4.3.1 USART

评估这个功能我们直接使用APM32F411VCTINI板上的GEEHYLINK预留出来的端口就行。

然后我们在GeehyProg选择COM，然后选择波特率（我的是115200），就可以连接上APM32F411了。

4.3.2 USB

评估这个功能我们首先得按照一下Geehy的DFU驱动：https://www.geehy.com/uploads/tool/dfu%E9%A9%B1%E5%8A%A8%E5%AE%89%E8%A3%85.zip。安装完驱动，设置相应的BOOT引脚后，连接板卡上的USB接口（注意不是Geehy-Link的接口）：

我们可以看到设备管理器的界面：

然后我们在GeehyProg选择USB，然后点击连接，就可以看到我们连接上了APM32F411。

4.3.3 程序下载与运行

由于USART和USB在使用GeehyProg操作的时候界面是一致的，我这里选择USART进行。

我们选择“更新”选项卡，选择我们要下载进APM32F411的程序，然后选择相应的操作：

1. 擦除使用空间：擦除我们程序使用到的flash空间；擦除全部空间，擦除APM32F411的全部flash。一般产线下载程序都是擦除全部空间。
2. 写入校验，用于校验我们写入的数据跟芯片内容是否一致，这个也是必不可少。
3. 写入芯片后运行，这个用来写完程序后直接运行，这个一般看使用场景。如果是在客户端，可以使用这个方式，重启我们的“产品”。让客户感知升级已经完成。

我这里的设置如界面所示。

点击“更新”，会发现程序下载尽进了flash，并开发板上LED2、LED3交替持续闪烁（可以使用“读取”功能）。

5 总结

Geehy带来的APM32F411自带Bootloard，让我们后续的产品更新上有了新思路。本分享只是有了简单使用的分享，其他支持的I2C/SPI还没有涉及，更多内容欢迎大家一起讨论。

下载的LED闪烁程序在这里：

411_SysTick_TimeBase.zip (4.28 KB)

只看该作者 · 2024-1-10 15:29

光看这打赏金就知道这帖子写的有多优秀了

只看该作者 · 2024-1-27 02:07

感谢您的发现，也谢谢您的帖子，写的很好，感觉自己茅塞顿开，根据文中提示去尝试，感谢！

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