介绍一种LPC2124的远程系统软件升级的设计

本设计方案应用于用电现场监控终端，采用高性能Philips ARM MCU LPC2124，结合GPRS技术实现终端系统程序的远程升级。

　　1 LPC2124芯片简介

　　1.1 功能介绍

　　LPC2124基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-S CPU，并带有256 KB嵌入的高速Flash存储器和16 KB RAM。对于内嵌Flash存储器支持JTAG、ISP、IAP等多种编程方式。

　　LPC2124具有非常小的64脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、4路10位ADC、PWM输出、46个GPIO以及多达9个外部中断，且内置了宽范围的串行通信接口，使它们特别适用于工业控制中。因为用电监控终端对硬件资源要求高，软件功能复杂，实时性强，所以采用LPC2124可以提高产品的性价比。

　　1.2 Flash存储系统

　　LPC2124存储系统包含256 KB的17个扇区。Flash存储器从0地址开始并向上增加，17个扇区的大小也不连续分布，17个扇区总容量为248 KB，剩下的8 KB存储空间为Boot扇区。Boot扇区位于Flash存储系统的顶端部分，地址空间是0x0003E000～0x0003FFFF。LPC2124存储系统的地址分配如图1所示。

图1 LPC2124 Flash地址分配图

　　Boot Block占用第17扇区,即Boot扇区。该扇区的存储空间专用来存放Boot装载程序，控制复位后的初始化操作，并提供Flash的编程方法（代码）。Boot装载器可启动对空白片的编程、已编程器件的擦除和再编程以及在运行的系统中由应用程序对Flash存储器进行编程。

　　1.3 Flash存储系统的编程

　　LPC2124支持多种方式对Flash进行编程，用来写入用户代码或数据。第一种是通过内置的串行JTAG接口；第二种是通过UART0进行在系统编程（ISP）；第三种是通过在应用编程（IAP）实现。

　　1.3.1 JTAG编程

　　LPC2124的JTAG Flash编程可方便下载程序到片内Flash，但JTAG接口更主要的是提供硬件系统调试功能，诸如实现软件的断点、单步。JTAG Flash编程要中断应用软件的正常运行，连线较多，通信距离较短，而且要现场编程，只适应于产品在开发期的调试使用。

　　1.3.2 在系统编程

　　ISP（In-System Programming）技术，即在系统可编程技术，是指电路板上的空白器件可以编程写入最终用户代码，而无需从电路板上取下器件;已编程的器件也可用ISP方式擦除或再编程。LPC2124支持ISP的Flash编程，但要中止应用软件的正常运行，且需要提供一定的硬件资源，包括UART0口、RS232驱动和CPU特殊引脚的状态；编程要求现场操作，非常适用于便携式智能仪器的升级，但显然不适用于用电监测终端这类安装环境特殊的设备。ISP编程原理详见参考文献[1]。

　　1.3.3 在应用编程

在应用编程IAP（In-Application Programming）是应用在Flash程序存储器的一种编程模式。简单地说就是在应用程序控制下，对程序某段存储空间进行读取、擦除或写入操作。与ISP操作非常相似，具有在线编程功能,且克服了ISP的不足之处。它可以在应用程序正常运行的情况下对另外一段程序Flash进行读/写操作，甚至可以控制对某段、某页甚至某个字节的读/写操作。这为数据存储和固件的现场升级带来了极大的灵活性。

　　2 IAP功能的硬件设计

　　基于LPC2124的以上3种编程方法的分析，IAP实现对终端程序升级自然是最佳选择方案。下面介绍一种基于GPRS的远程IAP系统方案，系统框图如图2所示。AT45DB081B，8 Mb串行Flash存储器，兼有ROM的掉电数据保存和RAM的读/写速度，最快支持20 MHz的时钟频率，擦写次数达10 000次，内置2个264字节SRAM缓冲器，使得对主存储体的编程可以连续进行，省去编程等待时间。AT45DB081B采用CASON-8封装，支持2.5~3.6 V低电压，操作功耗低，支持模式0和3的SPI总线接口，与MCU接口简单，稳定可靠，非常适用于数字语音、图像、程序代码和数据的存储应用中。在本设计中采用模式0与LPC2124通信，速度可达MCU主频的1/8。

　　图2IAP系统框图

　　GPRS模块使用Wavecom公司生产的Q2406B，双频GPRS/GSM模块( EGSM900/1 800 MHz或EGSM900/1 900 MHz)，内置TCP/ IP，与标准AT指令完全兼容；其设计开发符合ETSI GSM Phase 2 标准。

　　3 IAP功能的软件设计

　　3.1 IAP编程接口

　　LPC2124的IAP程序 位于Boot扇区，复位后整个Boot扇区被映射到存储地址0x7FFFE000~0x7FFFFFFF处;而IAP的入口地址为0x7FFFFFF0，程序为Thumb代码。IAP编程命令使用RAM的最高端32字节，所以应用程序应保留这部分RAM。在使用IAP擦除/编程操作过程中，片内Flash存储器不可访问。当用户应用程序运行时，用户Flash区域的中断向量有效，所以在调用Flash擦除/写IAP之前，用户应当禁止中断或确保用户中断向量在RAM中有效和中断处理程序位于RAM中。IAP代码不使用或禁止中断。

　　3.2 IAP编程C语言实现

　　对于在应用编程，LPC2124是通过寄存器R0中的字指针指向存储器（RAM）包含的命令代码和参数来调用IAP程序。IAP命令的结果返回到寄存器R1所指向的存储器（RAM）。

　　调用LPC2124的IAP可使用如下C语言代码：

　　◆ 定义IAP程序入口地址

　　#define IAP_LOCATION0x7FFFFFF1

　　◆ 定义数据结构来传递IAP命令表和结果给IAP程序

　　unsignedlongCommand[5];

　　unsignedlongResult[2];

　　◆ 定义函数类型指针，函数包括两个参数，无返回值

　　typedef void (*IAP) (unsigned int [], unsigned int []);