论文总字数：19281字

摘 要

STM32系列微控制器因为便宜的价格和高效强大的功能在嵌入式产品中被广泛运用，而STM32F103系列微处理器在进行程序更新时常采用ICP、ISP两种方式，但是这两种方式在某些情况下并不适合用于程序更新。IAP（在应用程序编程）的提出与实现，能很好地克服以上两种方式在软件更新方面的尴尬局面。本文主要研究了支持STM32F103系列微处理器的IAP功能时需要的硬件电路。

关键词：嵌入式 软件更 IAP STM32

Function of IAP on ARM

Abstract

STM32 series microcontroller is widely used in the embedded products because of its cheap prices and efficient function . STM32F103 series microprocessor always update program in ICP or ISP ways, but these two approaches are not suitable in some cases for program updates. When IAP (In Application Programming) is put forward and implementation, it can overcome the embarrassing situation compared to prior two ways is updated , this paper studies the the support of hardware circuit, which needed by microprocessor STM32F103 series when it is achieve the function of IAP.

Keywords: embedded ;software upgrading; IAP;STM32

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 课题来源及研究内容 1

1.3 研究现状 2

1.4 本文所做的工作 2

第二章 关键系统技术和理论基础 3

2.1 处理器和内核 3

2.1.1 单片机选择 3

2.1.2 STM32F103 4

2.1.3内核 Cortex-M3 7

2.2 理论基础 8

第三章 硬件电路设计与制作 10

3.1 总设计图 10

3.2 STM32最小系统设计 11

3.3 POWER模块 13

3.4 SD卡接口模块 15

3.5 JTAG接口模块 19

3.6 TFT-LCD接口模块 20

3.7 LED及按键模块 21

3.8 PCB制作 21

3.9 PCB版图和实物图 23

第四章 主要软件部分设计 23

4.1 SD卡读写模块 25

4.2 展望 26

4.3 LCD模块 27

4.4 IAP模块 28

第五章 总结和展望 29

5.1 总结评价 29

5.2 展望 29

参考文献 30

致 谢 31

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

随着科技与经济的日益发展，人们的生产生活中随处可以见到嵌入式的身影，因为它极大地提升了生产发展的效率。另一方面，信息和技术的飞速发展，使人们需要更快更频繁地更新系统来支持不同的需要。然而嵌入式电子产品的升级换代的代价往往是整个软硬件系统的更换，即使嵌入式系统的硬件还很完好，但是由于软件跟不上人们的需求，很多产品就逃脱不了被整体换掉的命运。造成这类问题的主要原因就是在早期设计的嵌入式系统中软件的升级总是需要专业人员利用专业工具才能进行的，普通人哪怕拥有新版软件本身也无法对系统进行更新操作。现在，最新的软件编程升级方案是IAP(In Application Programming)，解释为在应用程序中编程。由于此升级方式非常简单便利，不需要每次专业的人员进行专业操作就可以完成，甚至IAP功能可以通过无线编程的方式来实现，因此为电子产品的升级提供了很大的方便。在微控制器方面，随着集成电路的快速发展，在单片机产品中32位的ARM系列的单片机得益于强大丰富的功能，支持种类繁多的通信串口，极低的功耗和低廉的成本，从性价比上越来越被世人所认同。

1.2 课题来源及研究内容

软件不仅仅在计算机领域占据重要地位，在嵌入式在单片机中也发挥着至关重要的作用，不夸张的说,几乎所有计算机和嵌入式中特定功能的实现，都是通过软件实现的。软件和硬件相互依存，虽然软件不会像硬件那样老化损坏，但却更需要维护和更新，因为随着科学技术的快速发展，人们所了解的信息和需要的信息变得越来越多，需求的功能也越来越强.

在单片机系统中，软件更新的方式有ICP，ISP和本文的研究对象IAP。ICP（In-Circuit Programming）技术需要通过在线的仿真器将需要的新的程序再次烧录进微控制器中；而ISP（In-System Programming）则是单片机通过内置Bootloader程序引导的烧写技术。IAP(In-Application Programming)可通过单片机上的通信接口或者存储设备（如：USART、CAN、USB、I2C、以太网接口、SD卡甚至无线射频通信通道）对原本在处理器中的程序进行更新。就前两种方式来讲，都必须采取机械方式（比如链接串口连线和改变微处理器引脚上的BOOT0及BOOT1的连接点），在设备密封或者人员无法到达并进行操作的情况下，ICP和ISP方式显然是不实际的，相对而言，IAP技术的产生克服了这些尴尬情况，使得无线编程和远程编程技术得以实现。

1.3 研究现状

当前的IAP发展情况：

1. 通过USART、CAN、USB、I2C、以太网接口等实现IAP。
2. 通过蓝牙、红外线等方式实现无线传输。
3. 通过存储设备（SD卡、micro SD卡等）读取更新的程序实现IAP。

1.4 本文所做的工作

本次设计主要研究的IAP方式是通过SD卡读取更新程序对原来的程序进行更新的技术。而本文的主要内容和主要的工作是设计一个可以实现IAP功能的STM32单片机的硬件电路，为软件人员具体实现IAP功能提供一个操作平台。具体内容如下：

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