TCP/IP协议学习(一) LWIP实现网络远程IAP下载更新

　　最近需要实现通过TCP/IP远程IAP在线更新功能，忙了2周终于在原有嵌入式服务器的基础上实现了该功能，这里就记录下实现的过程。

　　IAP又称在应用编程，其实说简单点就是实现不需要jlink，仅通过芯片自带接口如CAN，USB，Ethernet即可实现下载功能.以我用过的stm32f207芯片为例，就有三种启动方式，SRAM启动，User boot(即flash地址启动，用户应用执行),System boot（即系统地址启动,用于串口下载），看到这是否明白点什么，System boot模式下载实现的过程就是IAP应用编程，不过这段程序一般都是芯片公司烧好在内部固定地址的(一般不允许修改)。而本例中的网络远程下载更新也是实现这个过程，不过执行将完全在user boot(即flash)中。上面讲的都是IAP的概念，下面进入正题：

　　第一步：了解ARM的启动过程(这个网上有很清晰的说明，这里就粗略讲下)

　　上电，复位，STM32芯片根据boot引脚将中断向量表地址(起始地址)置于0x80000000,同时将PC指针置于该地址0x80000000处(这里的0x80000000是由flash地址0x08000000映射的)，即起始是跳转到flash首地址，之后完成的就是建立堆栈，最后跳转到_main函数(启动文件中，当然stm32f2xx的头文件是先跳到SystemInit)，此时程序正式执行。其实了解了上面的知识，IAP的实现就比较好理解了(因为我实际操作与STM32提供的方案（见STM32F2x7_ETH_IAP）有区别，这里先以stm32提供的方案做介绍），首先肯定要有能够实现下载的程序(也就是所谓的引导guidance程序)和用户实际执行的程序，经过初步设计，在flash中结构如下图：

　　其中guidance区域用于实现升级引导，user application就是用户实际运行的代码。规划好代码在整个flash中的地址，下面就是具体的实现了。由上可知guidance程序就是整个IAP实现的核心程序，它需要实现两个功能：

　　（1）一般情况下跳转user application，执行用户代码

　　（2）特殊情况下进入IAP模式，可以更新用户代码(一般是按键，当然也可接收外部指令进入IAP模式)

1. 跳转代码

　　官方例程有标准代码可以直接使用，它实现的就是将PC指针跳转到0x08008000，此时user application处代码开始执行。

　　typedef  void (*pFunction)(void);
　　pFunction Jump_To_Application;
　　uint32_t JumpAddress;

   JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (USER_APPLICATION_FIRST_ADDRESS + 4);
   Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;
   /* Initialize user application's Stack Pointer */
   __set_MSP(*(__IO uint32_t*) USER_APPLICATION_FIRST_ADDRESS);
   Jump_To_Application();

　　注意：user application程序的main函数中需要将中断向量表重新定位到user application首地址。

　　即需要添加NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH,0x08008000);(一般NVIC初始化时会重定义到0x0，注意注释掉)否则应用代码的中断会不响应，这与中断响应的机制有关，默认地址为0x0，此时中断产生时查找向量表获得的地址是guidance程序中断对应地址，执行就会出错。

2．远程网络IAP实现

　　远程网络IAP的实现是基于lwip的，因为lwip中网络接口层，IP，TCP层的配置与正常的网络通信并没有区别，且知识复杂，这里不在赘述，主要讲述http层代码的处理.http层代码处理包含两部分，

　1.http首部的处理

　2.正文代码的处理(即接收数据的处理)

以官方例程为例，上面两部分的处理都是在http_recv函数中实现的，想了解http发送的实际过程，那么通过抓包分析就是最简洁的方式，这里使用的就是WireShark软件。

1.上图是浏览器执行升级时发送的http首部，既然知道首部格式，那么在服务器中就可以对接收数据进行处理，上面框中数据就是需要处理的字段。首先将TCP层接收的数据存储
data中，Post/upload.cgi为http包含了http的方式，url，则通过比较strncmp(data,“Post /upload.cgi”，16) == 0即可判断是否进入升级(cgi)模式。Content-Length为正文的长度，因为传输的时候都是以字符传输的，因此将接收到的字符还要转化成数字，例程中是通过Parse_Content_Length实现的。
当然也可以利用strstr函数获得正文长度，代码如下：
/*读取Content-Length的首地址*/

if((ContentLengthStart= strstr(data, "Content-Length: ")) != NULL)
{
       ptr = &ContentLengthStart[16];
}

获得ptr即为Content-Length: 后数字字符首地址，后续即可将字符数组转换成数字，见示例程序，不在赘述。

2.首部处理完毕后，下面便是http正文的处理。处理http正文，当然也需要对浏览器发送的包进行分析，以下图为例
http发送起始包（728字节）

http发送起始包实际内容

　　与上面的首部做比较即可知第一个接收到的数据包728字节仅包含http首部,其中结尾的0d 0a 0d 0a即（休止符），即确定为upload.cgi时，修改标志位(UploadSymbol)，解锁flash，擦除指定地址的flash(本例中擦除sector2,3,4),获得正文长度后即可跳出，等待下个数据包的接收，下面真正开始正文的处理。如何处理正文，还是以发送的实际数据包为准判断，其中首页和尾页要特殊处理，当然这也是根据实际传输的数据包得出的，如下。

正文首页：

正文尾页：

　　看到上面两段数据报文，就可以清晰的知晓，真正的程序起始是从87.I那一行开始的，程序的结尾到community那一行结束，当然红色部分整个都包含在正文数据中，这就需要我们写入flash时要去掉数据中附加的信息，因为这里比较重要，我就贴上我的处理代码：

char   *httpHeadEndStart; 　　　　//首部末地址
char   *postContent;      　　　　//正文首地址
char   *pstr;　　　　　　　　　　　 //接收到数据包首地址
int    TotalReceived = 0;    　　//接收到的数据包
int    len;                 　　 //实际接收到数据包的长度
TotalReceived+= p->tot_len;　　　//后面参数为每一次接收到的数据包总长度
len= p->tot_len;

if(UploadSymbol== 1) 　　　　　　　//正文接收的第一个数据包
{
    if((pstr = strstr(pstr,"

"))!= NULL)//去除http附加信息
    {
       pstr = &pstr[4];           　　　　　　　 //87.行首地址       
       len = len - (pstr - psl);    　　　　　　 //减去附加信息长度，即实际数据长度
    }
}
if(TotalReceived== ContentLength)   　　　　　　 //末尾去除http附加信息，正文接收的最后一个包
{
    if((psl = strstr(psl, "
--"))!=NULL) 
    {
       len = psl - pstr;
    }
   If(len)
   {
　　　IAP_HTTP_writedata (pstr,len); 　　　　　　//将数据写入flash中
     TotalReceived = 0;                    
     UploadDateSymbol = 0;
     FLASH_Lock();
   }
}
 else
 {
     If(len)
    　　IAP_HTTP_writedata (pstr, len); 　　　　　　//将数据写入flash中
  }
  UploadSymbol++;

　　如上，就将整个数据完整的写入flash中，当然实际工作远不只如此，如flash的解锁，写入和加锁，其中如果按照4字节即word写入，还要考虑接收到的数据包不是4的倍数的情况，这时需要从后续数据包里拿出数据凑足4字节，这部分的代码都是由IAP_HTTP_writedata函数实现，方法很巧妙，想了解的人也可以自己去解读这部分代码。
上面主要都是正常操作数据怎么处理，但有一句话说，好的代码是错误操作时也要给予合适的应对，那么客户如果没上传文件就点升级按钮了怎么办，当然了，还是老办法，先抓包分析，在给出解决办法，抓包图如下：

　　看到和上面有什么区别没，filename=””中间为空，那么就好办了，这里我就给出例程中的处理办法：

for (i=0;i<len;i++)
{
    if (strncmp ((char*)(data+i),"filename=", 9)==0)
    {
       FilenameOffset = i+10; //获得filename=“后字符偏移量
       break;
     }
 }          
i =0;
if (FilenameOffset)
{
   while((*(data+FilenameOffset + i)!=0x22)&&(i<13)) //去查ASCII表很容易就知晓0x22代表字符" "
   {
     filename[i] = *(data+FilenameOffset + i);
      i++;
}
  filename[i] = ‘0’;
}

若i == 0则跳出，表示没有接收到文件，发送出错文件，或者直接跳回当前网页都可以(具体可以看官方例程).