单片机三种烧录方式ISP、IAP和ICP的区别详解

发布时间:2018年09月28日 11:09    发布者:xyd2018
单片机ISP、IAP和ICP几种烧录方式的区别

玩单片机的都应该听说过这几个词。一直搞不太清楚他们之间的区别。今天查了资料后总结整理如下。
ISP:In System Programing,在系统编程
IAP:In applicaTIng Programing,在应用编程
ICP:In Circuit Programing,在电路编程

ISP是指可以在板级上进行编程,也就是不用拆芯片下来,写的是整个程序,一般是通过ISP接口线来写。

IAP虽然同样也是在板级上进行编程,但是是自已对自已进行编程,在应用中进行编程,也即可以只是更改某一部分而不影响系统的其它部分,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。

打个比喻吧:
1、ISP是把房子拆了再重造一间,那么在造好之前当然是不能住人的啦!
2、IAP是在造好的房子里边进行一些装修,当然人可以继续住啦!

ICP是在电路编程,是LPC芯片的编程方式,相当于ATMEL的ISP,而LPC的ISP就相当于ATMEL的IAP了。

ISP与IAP的区别
ISP:in system programming, 在系统编程
IAP: in applicaTIn programming 在应用编程
但两者的操作方式,结果和应用场合有什么区别

什么是ISP:
用写入器将code烧入,不过,芯片可以在目标板上,不用取出来,在设计目标板的时候就将接口设计在上面,所以叫“在系统编程”,即不用脱离系统;

什么是IAP:
在应用编程,有芯片本身(或通过外围的芯片)可以通过一系列操作将code写入,比如一款支持Iap的单片机,内分3个程序区,1作引导程序区,2作运行程序区,3作下载区,芯片通过串口接收到下载命令,进入引导区运行引导程序,在引导程序下将new code内容下载到下载区,下载完毕并校验通过后再将下载区内容复制到2区,运行复位程序,则Iap完成;

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,
这可能是他们的优点或应用吧

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。

ISP和IAP最大的不同是:由谁来触发。

ISP有4种触发方式:
1.由外部硬件电路:如VDD保持高电平,给RST连续3个脉冲;
2.检测状态位:如ISPEN,为0时PC指针从0000H开始执行;为1时,通过“引导向量”计算出“ISP代码”的位置。每次复位后都会检测该状态位;
3.中止控制符信号触发芯片复位:中止控制符信号就是指在异步串行口的接收脚上出现长 达一帧长度的低电平,这里一帧的长度与异步串行口的工作模式有关。
4.直接调用ISP:用户程序也可以调用,但是很危险。
4种方式的目的是相同的——进入ISP子程序,比如Philips出厂的ISP子程序在1E00H-1FFFH,只要能引导PC指针指向1E00H就可以了。

而进入ISP代码的目的是:进入BootROM。
IAP的触发比较简单一些,没有外部触发。通过一些指示位(SST为SC0/SC1、SFCFhilips为一段IAP子程序,保存在FF00H~FFFFH地址空间中),达到引导到BootROM的目的。

殊途同归,ISP、IAP所进入的BootROM里面驻留的Boot代码,才是最终目标。

最后一种:并行编程模式。不需要BootROM,直接设置芯片的多个引脚来让芯片识别命令(如:擦除、写入、验证等),从P口传地址、数据,就可以写入Flash

用LPC2000的IAP,你自己分配好FLASH空间,指定一个BLOCK用来存放你的数据,然后通过IAP进行写操作。每次开机后,从这个BLOCK读你的数据。

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。

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(In-System Programming)在系统可编程,指电路板上的空白器件可以编程写入最终用户代码,而不需要从电路板上取下器件,已经编程的器件也可以用ISP方式擦除或再编程。IAP(In-ApplicaTIon Programming)指MCU可以在系统中获取新代码并对自己重新编程,即可用程序来改变程序。ISP和IAP技术是未来仪器仪表的发展方向。

1 ISP和IAP的工作原理
ISP的实现相对要简单一些,一般通用做法是内部的存储器可以由上位机的软件通过串口来进行改写。对于单片机来讲可以通过SPI或其它的串行接口接收上位机传来的数据并写入存储器中。所以即使我们将芯片焊接在电路板上,只要留出和上位机接口的这个串口,就可以实现芯片内部存储器的改写,而无须再取下芯片。

IAP的实现相对要复杂一些,在实现IAP功能时,单片机内部一定要有两块存储区,一般一块被称为BOOT区,另外一块被称为存储区。单片机上电运行在BOOT区,如果有外部改写程序的条件满足,则对存储区的程序进行改写操作。如果外部改写程序的条件不满足,程序指针跳到存储区,开始执行放在存储区的程序,这样便实现了IAP功能。

2 ISP和IAP在单片机中的应用
2.1 传统编程方法的不足
在一般的单片机的实验或开发时,编程器是必不可少的装置。仿真、调试完的程序需要借助编程器烧到单片机内部或外接的程序存储器中。普通的编程器价格从几百元到几千元不等,对于一般的单片机用户来说还是一笔不小的开支。另外,在开发过程中,程序每改动一次就要拔下电路板上的芯片编程后再插上,这样不但麻烦也很容易对芯片和电路板造成损伤,另外在程序需要升级做改动时,必须将设备返厂或是技术人员到现场操作,既不方便也造成成本浪费。

2.2 ISP和IAP的优点
ISP技术的优势是不需要编程器就可以进行单片机的实验和开发,单片机芯片可以直接焊接到电路板上,调试结束即成成品,免去了调试时由于频繁地插入取出芯片对芯片和电路板带来的不便。

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,之后将程序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,可以通过现有的INTERNET或其它通讯方式很方便地实现远程升级和维护。

2.3 产品分析
目前市场上不少的单片机具有ISP和IAP功能。

ST公司的μPSD32&TImes;×系列单片机片内带128KB/256KB的FLASH存储器及32KB Boot ROM,通过JTAG串行口能很容易地实现ISP功能。IAP功能则可由用户在应用中实现。

ATMEL公司的单片机AT89S8252,提供了一个SPI串行接口对内部程序存储器编程(ISP)。SST公司的单片机SST89C54,其最大的特点内部有两块独立的FLASH存储器,具有IAP(应用中在线编程)功能,对于8052系列的其它公司的单片机(ATMEL、 WINBOND、ISSI)可以直接代换,软硬件无须做任何改动。

PHILIPS公司的P89C51RX2xx系列是带ISP/IAP的8位Flash单片机。PHILIPS公司为了使ISP技术和IAP技术得以推广,在芯片上免费提供了Boot ROM固件,并且巧妙地解决了固件和FLASH的地址覆盖问题及一些具体实现细节问题,使它们的实现变得简单。

此外在外围器件中ST公司的PSD系列产品片内带大容量存储器,支持ISP及IAP功能。

ISP,In System Programing

主要是指代芯片的烧写方式,以往写片子需要把片子拿下来,离开电路,用编程器烧,换句话说,芯片不能不脱离应用系统进行写入。ISP 主要针对这个问题,使用JTAG或者串行口(MCU 内部有Boot Loader ,通过指定的方式激活之,它可以和PC或其它上位机通过串口联系,不用使单片机离开应用系统而更新内部的程序/设置)进行程序的烧写操作。

因此,具有ISP 功能的MCU 可以不使用编程器进行编程。当然,实现ISP 可能需要一些硬件电路支持,具体的在数据手册中有说明。IAP,In Application Programing单片机内部具有一些可擦写的非易失存储器,如Flash。在单片机独立运行时,不具备IAP 功能的单片机并不能对Flash的数据进行修改,比如,对自身的某一个模块的代码,数据进行修改。具备了IAP 功能的MCU ,能够通过使用各自公司开发的技术,对于自身进行修改。

简言之:ISP=》修改MCU 内部数据需要有外部介入;IAP=》修改MCU 内部数据可以不用外部介入。二者可以说是数据更新的一种实现机制。一般具备ISP 功能后,就不要编程器了,而是使用下载线进行编程工作。但是不是说他们就一定不支持编程器了,具体型号具体分析。是否需要仿真器进行仿真和是否具备ISP和IAP没有必然的联系。只不过具备了IAP功能,可以在MCU内写入监控程序,模拟一个仿真器,当然,这个监控程序是要消耗资源的,和使用硬件的仿真器还有一定的差异。

IAP的应用,在51上可能比较多,就是SST出的那个SoftICE功能。他的MCU 其实不具备ISP功能,需要使用编程器烧一个Boot Loader进去,然后,利用IAP功能,就可以通过串行口下载数据了。SST的那个,使用的是自己开发的一个SoftICE软件,和Keil C的Mon51接口。看DataSheet上说,先要用编程器烧Boot Loader进去,然后,用串口烧SoftICE进去,然后就可以用了。

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lindeijun 发表于 2018-10-22 19:50:30
了解啦,谢谢楼主
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