LWIP-TFTP-笔记

本文详细介绍了TFTP协议的原理,包括其目的、描述、错误类型和操作流程。接着,深入剖析了LWIP库中的TFTP代码,特别是初始化和发送过程。在错误处理方面,讨论了过早终止的情况以及如何通过超时机制来解决可能的问题。

TFTP协议

在此遵循RFC1350标准

目的

tftp是简单的文件传输协议,是基于udp设计的,但也有tcp版本。
功能仅包括:读、写文件,不包含列出目录。
支持2种传输模式:netascii,octet。
netascii,是一种特殊版本的ascii。
octet是原始的8bits 字节。

描述

发起者:发出读写请求。
服务者:授权同意。
随后进行文件传输,传输长度为固定的512字节。
小于512字节视为传输结束的标志。

一方发包,另一方会发确认ack。
如果丢包,接收方会重新传一下他上次发送的包,以告知发送者,你给我的包我没收到,使发送者再传一次。

有一个lock step标志会同步已经收到的包。

如果出错,可以发送error packet来结束连接,发送后就可直接结束,但另一方可能会没收到,这是就有超时机制来结束。

错误类型

3种:
1.不满足请求。
2.收到错误的包。
3.没有资源。

初始化部分

初始化是通过 request请求进行的,发起端口固定为69,opcode为WRQ/RRQ
每发出一个包会有一个ack包回复,ack中会包含序号,第一包的应答包序号为0。
发送错误包,没有应答。

client server send request (wrq,rrq) ack(blk=0) 错误包代表拒绝请 error packet client
<think>嗯,用户想了解如何在STM32F2系列设备上使用TFTPLwIP实现远程固件更新。这个问题涉及嵌入式网络协议栈和固件升级机制,需要分步骤解释清楚。 用户可能是嵌入式工程师或物联网开发者,正在设计可远程维护的设备。ta特意提到F2系列,说明项目基于Cortex-M3内核的微控制器,这类设备通常用于工业控制等场景,对可靠性要求较高。用户没有提及具体开发环境,但考虑到LwIP的使用,大概率在用STM32CubeIDE或Keil这类工具。 先从基础架构说起。LwIP作为轻量级TCP/IP协议栈,是F2系列网络功能的核心。TFTP虽然简单但适合小文件传输,正好匹配固件升级场景。不过要注意TFTP没有加密,工业场景可能需要额外安全措施。 实现时需要搭建硬件平台。F2设备需外接PHY芯片,比如DP83848,通过RMII接口连接。CubeMX配置时得注意时钟树设置,特别是PHY的时钟源和重映射引脚。软件上要初始化LwIP,添加TFTP服务器模块——这部分CubeMX能自动生成基础代码,但TFTP回调函数得自己实现。 固件升级流程分几个关键步骤:首先是TFTP接收文件,需要设计写入机制。直接覆盖运行代码太危险,推荐双Bank架构,用内部Flash的Bank2作为暂存区。文件接收完成后,要验证固件有效性,包括CRC校验和版本检查。最后是安全切换,通过系统复位跳转到新固件入口。 调试时常见问题包括:LwIP内存不足导致丢包,可以调整PBUF_POOL_SIZE;TFTP传输超时需重试;还有Flash写入时的对齐问题。建议用Wireshark抓包分析TFTP交互过程。 用户可能遇到的难点是Bank切换的实现。F2的Flash控制器有特殊寄存器FLASH_OPTCR,切换后需要重新配置向量表偏移量。这个细节容易出错,最好给出示例代码参考。 安全问题不能忽视。虽然TFTP本身不加密,但可以在应用层添加简单的校验机制,比如传输前用AES加密固件,设备端解密后再写入。不过F2没有硬件加解密模块,软件实现AES会占用较多资源,需要权衡。 最后要考虑升级失败的回退方案。双Bank架构的优势这时就体现出来了——如果新固件启动失败,Bootloader应该能自动回切到旧版本。可以在Flash固定地址存储状态标志位。 相关问题设计围绕扩展应用场景:如何确保传输安全?怎样支持断点续传?这些是实际工程中必然面临的问题。另外F4/H7系列现在更常用,用户可能有升级芯片的需求。</think>在STM32F2系列设备上使用TFTPLwIP协议实现远程固件升级,需遵循以下核心步骤: --- ### 一、系统架构设计 1. **硬件基础** - STM32F2系列微控制器(如STM32F207)需搭载以太网外设(MAC) - 外接PHY芯片(如DP83848)并通过RMII/MII接口连接 - 预留至少两个Flash Bank(用于双Bank升级) 2. **协议栈选择** - **LwIP**:轻量级TCP/IP协议栈(需启用`netconn`或`socket` API) - **TFTP**:基于UDP的简单文件传输协议(LwIP需启用`TFTP`模块) --- ### 二、关键实现步骤 #### 1. 初始化LwIP协议栈 ```c // CubeMX生成初始化代码(启用LwIP) MX_LWIP_Init(); // 手动配置网络参数 ip_addr_t ipaddr, netmask, gw; IP4_ADDR(&ipaddr, 192, 168, 1, 10); IP4_ADDR(&netmask, 255, 255, 255, 0); IP4_ADDR(&gw, 192, 168, 1, 1); netif_set_addr(&gnetif, &ipaddr, &netmask, &gw); ``` #### 2. 实现TFTP服务器 ```c // 注册TFTP回调函数 tftp_init_server(tftp_write_callback, tftp_read_callback); // 固件写入回调函数示例 static int tftp_write_callback(void *arg, const char *file, u16_t port, const u8_t *data, u16_t len, u8_t write) { if (write) { // 将接收的数据写入Flash暂存区(如Bank2) FLASH_ProgramWord(FLASH_BANK2_BASE + offset, *(uint32_t*)data); offset += len; } return 0; } ``` #### 3. 双Bank升级机制 ```c // 升级流程伪代码 1. 接收TFTP文件 → 写入Bank2 2. 校验固件完整性(CRC32/SHA1) 3. 设置升级标志位到备份寄存器: RTC_BKP_DR1 = 0x5A5A // 标记新固件有效 4. 执行软复位: NVIC_SystemReset(); ``` #### 4. Bootloader设计 ```c // 启动时检查升级标志 if (RTC_BKP_DR1 == 0x5A5A) { // 验证Bank2固件 if (verify_firmware(BANK2_BASE) == SUCCESS) { // 切换向量表到Bank2 SCB->VTOR = BANK2_BASE; // 跳转到新固件 ((void (*)(void)) (*(uint32_t*)(BANK2_BASE + 4)))(); } } ``` --- ### 三、安全与优化措施 1. **传输安全** - 添加简单校验协议(如TFTP传输前发送`MD5`值) - 使用应用层加密(AES-128-CBC) 2. **断点续传** - 在Flash中记录已接收的块号 - 异常重启后从断点位置继续 3. **看门狗保护** ```c IWDG_Init(); // 初始化独立看门狗 while (receiving) { IWDG_Refresh(); // 定期喂狗 } ``` --- ### 四、调试要点 1. **常见问题** - LwIP内存不足:调整`MEM_SIZE`(≥16KB)和`PBUF_POOL_SIZE` - TFTP超时:检查UDP端口阻塞(默认端口69/随机高端口) - Flash写入错误:确保4字节对齐,禁用全局中断 2. **抓包验证** ```bash tftp -m binary 192.168.1.10 -c put firmware.bin # 测试上传 ``` --- ### 五、参考实现资源 1. ST官方应用笔记:[AN3965](https://www.st.com) - LwIP移植指南 2. GitHub参考项目:[STM32F2-TFTP-Bootloader](https://github.com/...) 3. LwIP官方文档:[TFTP模块配置选项](https://lwip.nongnu.org/) ---
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