STM32
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北冥有熊

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[问答]

如何去实现IAP编程呢

怎样去编写Bootloader程序呢?

怎样去编写APP应用程序呢?

回帖(1)

高峰

2021-10-29 17:51:51
  本次所采用的编译环境为Keil,本来是想在IAR环境下开发的,但是还是用不太惯它的调试,所以还是换成了Keil。
  本次用到的单片机是Stm32F103C8T6。
  在知道了IAP编程的原理之后,需要知道具体实现的过程,这里推荐一篇博文
  博文中博主把IAP方案实现的原理以及所需要注意的问题和解决办法说得很通透了,这里我就不再赘述了。我也是通过学习这篇博文实现了第一个基于串口发送bin文件升级单片机代码的程序(通信中没有加任何数据校验)。
  一、确定需要解决的问题
  这里我就记录一下我的学习过程。
  首先确定几个问题:
  实现IAP编程需要着手编写两个程序,一个是Bootloader程序,一个是APP应用程序。
  需要对STM32的Flash进行擦除和写入操作。
  需要根据APP应用程序开始地址设置中断向量表的偏移
  需要改变代码存放的地址空间(因为BootLoader要存放在0x08000000处,用户程序要存放在0x08005000处,而默认的代码存放的地址空间为0x08000000)。
  在下载完更新文件之后需要进行PC指针的强制跳转,跳转时需要做什么
  串口接收的用户代码数据是什么样的代码数据,是一种什么样的文件,该如何得到该格式文件
  然后我开始一个一个解决问题。
  二、解决问题
  1、准备好Bootloder和APP应用两个程序。
  首先我在网上找到了很多基于串口的IAP程序,最后参考的是原子旗舰版关于串口IAP实验的例程。以下是该例程中主函数的操作:
  #include “led.h”
  #include “delay.h”
  #include “key.h”
  #include “sys.h”
  #include “lcd.h”
  #include “usart.h”
  #include “stmflash.h”
  #include “iap.h”
  //ALIENTEK战舰STM32开发板实验48
  //IAP实验 Bootloader V1.0 代码
  //技术支持:www.openedv.com
  //广州市星翼电子科技有限公司
  int main(void)
  {
  u8 t;
  u8 key;
  u16 oldcount=0; //老的串口接收数据值
  u16 applenth=0; //接收到的app代码长度
  u8 clearflag=0;
  uart_init(256000); //串口初始化为256000
  delay_init(); //延时初始化
  LCD_Init();
  LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
  KEY_Init(); //按键初始化
  POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
  LCD_ShowString(60,50,200,16,16,“Warship STM32”);
  LCD_ShowString(60,70,200,16,16,“IAP TEST”);
  LCD_ShowString(60,90,200,16,16,“ATOM@ALIENTEK”);
  LCD_ShowString(60,110,200,16,16,“2012/9/24”);
  LCD_ShowString(60,130,200,16,16,“WK_UP:Copy APP2FLASH”);
  LCD_ShowString(60,150,200,16,16,“KEY1:Erase SRAM APP”);
  LCD_ShowString(60,170,200,16,16,“KEY0:Run SRAM APP”);
  LCD_ShowString(60,190,200,16,16,“KEY2:Run FLASH APP”);
  POINT_COLOR=BLUE;
  //显示提示信息
  POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
  while(1)
  {
  if(USART_RX_CNT)
  {
  if(oldcount==USART_RX_CNT)//新周期内,没有收到任何数据,认为本次数据接收完成。
  {
  applenth=USART_RX_CNT;
  oldcount=0;
  USART_RX_CNT=0;
  printf(“用户程序接收完成!rn”);
  printf(“代码长度:%dBytesrn”,applenth);
  }else oldcount=USART_RX_CNT;
  }
  t++;
  delay_ms(10);
  if(t==30)
  {
  LED0=!LED0;
  t=0;
  if(clearflag)
  {
  clearflag--;
  if(clearflag==0)LCD_Fill(60,210,240,210+16,WHITE);//清除显示
  }
  }
  key=KEY_Scan(0);
  if(key==KEY_UP)
  {
  if(applenth)
  {
  printf(“开始更新固件。..rn”);
  LCD_ShowString(60,210,200,16,16,“Copying APP2FLASH.。.”);
  if(((*(vu32*)(0X20001000+4))&0xFF000000)==0x08000000)//判断是否为0X08XXXXXX.
  {
  iap_write_appbin(FLASH_APP1_ADDR,USART_RX_BUF,applenth);//更新FLASH代码
  delay_ms(100);
  LCD_ShowString(60,210,200,16,16,“Copy APP Successed!!”);
  printf(“固件更新完成!rn”);
  }else
  {
  LCD_ShowString(60,210,200,16,16,“Illegal FLASH APP! ”);
  printf(“非FLASH应用程序!rn”);
  }
  }else
  {
  printf(“没有可以更新的固件!rn”);
  LCD_ShowString(60,210,200,16,16,“No APP!”);
  }
  clearflag=7;//标志更新了显示,并且设置7*300ms后清除显示
  }
  if(key==KEY_DOWN)
  {
  if(applenth)
  {
  printf(“固件清除完成!rn”);
  LCD_ShowString(60,210,200,16,16,“APP Erase Successed!”);
  applenth=0;
  }else
  {
  printf(“没有可以清除的固件!rn”);
  LCD_ShowString(60,210,200,16,16,“No APP!”);
  }
  clearflag=7;//标志更新了显示,并且设置7*300ms后清除显示
  }
  if(key==KEY_LEFT)
  {
  printf(“开始执行FLASH用户代码!!rn”);
  if(((*(vu32*)(FLASH_APP1_ADDR+4))&0xFF000000)==0x08000000)//判断是否为0X08XXXXXX.
  {
  iap_load_app(FLASH_APP1_ADDR);//执行FLASH APP代码
  }else
  {
  printf(“非FLASH应用程序,无法执行!rn”);
  LCD_ShowString(60,210,200,16,16,“Illegal FLASH APP!”);
  }
  clearflag=7;//标志更新了显示,并且设置7*300ms后清除显示
  }
  if(key==KEY_RIGHT)
  {
  printf(“开始执行SRAM用户代码!!rn”);
  if(((*(vu32*)(0X20001000+4))&0xFF000000)==0x20000000)//判断是否为0X20XXXXXX.
  {
  iap_load_app(0X20001000);//SRAM地址
  }else
  {
  printf(“非SRAM应用程序,无法执行!rn”);
  LCD_ShowString(60,210,200,16,16,“Illegal SRAM APP!”);
  }
  clearflag=7;//标志更新了显示,并且设置7*300ms后清除显示
  }
  }
  }
  我直接在这个例程上面将代码修改成我需要的Bootloader程序。
  1、首先是去掉了程序中所有关于LCD屏幕的操作,将串口改成我需要的串口,同样也是利用按键来触发更新程序的代码。
  2、然后再新建了一个stm32F103的工程,写了一个简单的流水灯程序,作为APP应用程序。
  2、对flash进行擦除和重写
  在原子的例程中就包含了对Flash的擦除和重写,在操作Flash之前一定要记得先释放Flash的操作权限,即解锁。通过阅读原子例程的代码可以清晰的知道,他实现的对Flash的操作主要是调用了stm32固件库中的stm32f10x_flash.c中的三个库函数:
  void FLASH_Unlock(void);
  FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);
  FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)
  所以我们要对Flash进行操作,直接查看 stm32f10x_flash.c中的函数,选择合适的函数进行调用即可。
  3、设置APP应用程序的中断向量表偏移
  在推荐的博文中把APP应用程序的中断向量表需要设置偏移的原因已经讲的很清楚了,这里就不再赘述了。
  首先我将Flash分成了两个部分,从Flash起始地址0x8000000到0x8005000的20KB大小作为Bootloader区域;从0x8005000以后作为APP应用程序区域。
  所以我们这里需要设置一下之前写好的APP应用程序的中断向量表。
  注意:Bootloader程序的中断向量表不需要做任何设置,只需要对APP应用程序的STM32工程进行设置。
  设置中断向量表偏移可以直接修改库文件中对中断向量表的操作,但是一般情况下我们不要随意修改库文件,所以我们只需要在APP应用程序的代码中的主函数开头添加一句话即可:
  SCB-》VTOR = FLASH_BASE | 0x5000;
  因为我定义的APP用户程序开始地址是0x8005000,所以中断向量表偏移0x5000就可以了。
  4、改变APP用户程序的代码存放地址空间
  在Keil编译环境下改变代码存放的地址空间操作如下图:
  
  在IAR环境下则是修改stm32f10x_flash.icf文件中的参数。一般该文件在工程的目录文件夹下,不在IAR的工程显示目录下。将该文件拖到IAR中修改两个参数即可,如下图。
  
  5、在BootLoader程序中将PC指针跳转到用户代码处,如下操作即可:
  typedef void (*pFunction)(void);
  pFunction Jump_To_Application;
  uint32_t JumpAddress;
  #define ApplicationAddress 0x08005000
  //检测栈顶的地址,判断用户代码的堆栈地址是否落在0x2000000~0x2001ffff区间
  if (((*(__IO uint32_t*)ApplicationAddress) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
  {
  /* 锁定 Flash */
  FLASH_Lock();
  /* 跳转至用户程序 */ //ApplicationAddress + 4 对应的是app中断向量表的第二项,复位地址
  JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (ApplicationAddress + 4);
  Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress; //把地址强转为函数指针
  //设置主函数栈指针 将用户代码的栈顶地址设为栈顶指针
  __set_MSP(*(__IO uint32_t*) ApplicationAddress);
  //调用函数,实际失去app复位地址去执行复位操作---设置程序指针为复位地址
  Jump_To_Application();
  }
  原子例程中关于代码跳转的部分原理跟这个也差不多,就是封装成了自己的函数,看着要复杂一些。
  6、通过串口接收文件
  这里我们需要通过串口接收更新代码的文件,然后将文件内容写入指定的Flash地址中,那么这里接收的数据最好是可以直接写入Flash中去的。
  而我们常用的烧写代码的文件有**.hex文件和.bin文件,hex文件中不仅包含了代码数据,还包含了代码的位置信息,所以若是我们采用hex文件则需要对接收到的数据进行处理,去掉里面的位置信息,然后再写于相应的地址空间里,这样操作就显得麻烦了许多。而bin文件里的数据全部都是代码数据,也就是我们可以直接读取bin文件中的数据然后直接写入Flash中。
  所以,这里我选择的是使用bin文件,即将APP用户程序的可执行文件转换成bin文件之后,再运行bootloader程序,通过按键触发更新操作,然后通过串口工具发送文件给串口,串口接收到该文件之后将其写入指定的Flash地址中,然后再跳转到该起始地址开始运行程序,即通过串口实现了流水灯程序的写入。
  如此,现在想要更新该程序,比如想把流水灯效果改为呼吸灯,那么我们只需要先编写好呼吸灯的程序并生成bin文件,然后通过串口上传该文件即可更新程序,达到不用通过烧写器烧写程序即可改变运行的程序。
  Keil环境下直接通过配置即可生成bin文件,首先我们得先找到Keil安装目录下自带的fromelf.exe所在的目录,然后将生成的.axf**文件转换为bin文件即可。具体配置如下图:
  F:Keil_v5ARMARMCCbinfromelf.exe --bin -o …OBJfirstApp.bin …OBJ测试.axf
  
  
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