基于STM32的IAP設(shè)計(jì)文檔

1、.1Bootloader+3App TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3616705341 簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc361670534 h 2HYPERLINK l _Toc3616705352 Bootloader實(shí)現(xiàn)原理 PAGEREF _Toc361670535 h 2HYPERLINK l _Toc3616705363 APP實(shí)現(xiàn)與配置 PAGEREF _Toc361670536 h 2HYPERLINK l _Toc3616705373.1 APP1程序起始地址設(shè)置方法 PAGEREF _Toc361670537 h 2HYPERLINK l _T

2、oc3616705383.2 中斷向量表的偏移量設(shè)置 PAGEREF _Toc361670538 h 2HYPERLINK l _Toc3616705393.3 *bin文件生成 PAGEREF _Toc361670539 h 2HYPERLINK l _Toc3616705403.4 步驟總結(jié) PAGEREF _Toc361670540 h 2HYPERLINK l _Toc3616705414 關(guān)鍵點(diǎn) PAGEREF _Toc361670541 h 2HYPERLINK l _Toc361670542： PAGEREF _Toc361670542 h 21 簡(jiǎn)介IAPIn Applicat

3、ion Programming即在應(yīng)用編程，IAP是用戶自己的程序在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)User Flash的局部區(qū)域進(jìn)展燒寫(xiě)，目的是為了在產(chǎn)品發(fā)布后可以方便地通過(guò)預(yù)留的通信口對(duì)產(chǎn)品中的固件程序進(jìn)展更新升級(jí)。通常實(shí)現(xiàn)IAP功能時(shí)，即用戶程序運(yùn)行中作自身的更新操作，需要在設(shè)計(jì)固件程序時(shí)編寫(xiě)兩個(gè)工程代碼，第一個(gè)工程程序不執(zhí)行正常的功能操作，而只是通過(guò)*種通信方式(如USB、USART)接收程序或數(shù)據(jù)，執(zhí)行對(duì)第二局部代碼的更新；第二個(gè)工程代碼才是真正的功能代碼。這兩局部工程代碼都同時(shí)燒錄在User Flash中，當(dāng)芯片上電后，首先是第一個(gè)工程代碼開(kāi)場(chǎng)運(yùn)行，它作如下操作：1檢查是否需要對(duì)第二局部代碼進(jìn)展更新2

4、如果不需要更新則轉(zhuǎn)到43執(zhí)行更新操作4跳轉(zhuǎn)到第二局部代碼執(zhí)行第一局部代碼必須通過(guò)其它手段，如JTAG或ISP燒入；第二局部代碼可以使用第一局部代碼IAP功能燒入，也可以和第一局部代碼一起燒入，以后需要程序更新是再通過(guò)第一局部IAP代碼更新。我們將第一個(gè)工程代碼稱(chēng)之為Bootloader程序，第二個(gè)工程代碼稱(chēng)之為APP程序，他們存放在STM32 FLASH的不同地址圍，一般從最低地址區(qū)開(kāi)場(chǎng)存放Bootloader，緊跟其后的就是APP程序注意，如果FLASH容量足夠，是可以設(shè)計(jì)很多APP程序的，本章我們討論3個(gè)APP程序的情況。這樣我們就是要實(shí)現(xiàn)4個(gè)程序：Bootloader和3個(gè)APP。2 B

5、ootloader實(shí)現(xiàn)原理我們先來(lái)看看STM32正常的程序運(yùn)行流程，如圖2.1所示：圖2.1 STM32正常運(yùn)行流程圖STM32的部閃存FLASH地址起始于0*08000000，一般情況下，程序文件就從此地址開(kāi)場(chǎng)寫(xiě)入。此外STM32是基于Corte*-M3核的微控制器，其部通過(guò)一“中斷向量表來(lái)響應(yīng)中斷，程序啟動(dòng)后，將首先從“中斷向量表取出復(fù)位中斷向量執(zhí)行復(fù)位中斷程序完成啟動(dòng)，而這“中斷向量表的起始地址是0*08000004，當(dāng)中斷降臨，STM32的部硬件機(jī)制亦會(huì)自動(dòng)將PC指針定位到“中斷向量表處，并根據(jù)中斷源取出對(duì)應(yīng)的中斷向量執(zhí)行中斷效勞程序。在圖2.1中，STM32在復(fù)位后，先從0*0800

6、0004地址取出復(fù)位中斷向量的地址，并跳轉(zhuǎn)到復(fù)位中斷效勞程序，如圖標(biāo)號(hào)所示；在復(fù)位中斷效勞程序執(zhí)行完之后，會(huì)跳轉(zhuǎn)到我們的main函數(shù)，如圖標(biāo)號(hào)所示；而我們的main函數(shù)一般都是一個(gè)死循環(huán)，在main函數(shù)執(zhí)行過(guò)程中，如果收到中斷請(qǐng)求發(fā)生重中斷，此時(shí)STM32強(qiáng)制將PC指針指回中斷向量表處，如圖標(biāo)號(hào)所示；然后，根據(jù)中斷源進(jìn)入相應(yīng)的中斷效勞程序，如圖標(biāo)號(hào)所示；在執(zhí)行完中斷效勞程序以后，程序再次返回main函數(shù)執(zhí)行，如圖標(biāo)號(hào)所示。當(dāng)參加IAP程序之后，程序運(yùn)行流程如圖2.2所示：圖2.2 參加IAP之后程序運(yùn)行流程圖在圖2.2所示流程中，STM32復(fù)位后，還是從0*08000004地址取出復(fù)位中斷向量

7、的地址，并跳轉(zhuǎn)到復(fù)位中斷效勞程序，在運(yùn)行完復(fù)位中斷效勞程序之后跳轉(zhuǎn)到IAP的main函數(shù)，如圖標(biāo)號(hào)所示，此局部同圖2.1一樣；在執(zhí)行完IAP以后即將新的APP代碼寫(xiě)入STM32的FLASH，灰底局部。新程序的復(fù)位中斷向量起始地址為0*08000004+N+M，跳轉(zhuǎn)至新寫(xiě)入程序的復(fù)位向量表，取出新程序的復(fù)位中斷向量的地址，并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行新程序的復(fù)位中斷效勞程序，隨后跳轉(zhuǎn)至新程序的main函數(shù)，如圖標(biāo)號(hào)和所示，同樣main函數(shù)為一個(gè)死循環(huán)，并且注意到此時(shí)STM32的FLASH，在不同位置上，共有兩個(gè)中斷向量表。在main函數(shù)執(zhí)行過(guò)程中，如果CPU得到一個(gè)中斷請(qǐng)求，PC指針仍強(qiáng)制跳轉(zhuǎn)到地址0*08000

8、004中斷向量表處，而不是新程序的中斷向量表，如圖標(biāo)號(hào)所示；程序再根據(jù)我們?cè)O(shè)置的中斷向量表偏移量，跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)中斷源新的中斷效勞程序中，如圖標(biāo)號(hào)所示；在執(zhí)行完中斷效勞程序后，程序返回main函數(shù)繼續(xù)運(yùn)行，如圖標(biāo)號(hào)所示。通過(guò)以上兩個(gè)過(guò)程的分析，我們知道IAP程序必須滿足兩個(gè)要求：1新程序必須在IAP程序之后的*個(gè)偏移量為*的地址開(kāi)場(chǎng)；2必須將新程序的中斷向量表相應(yīng)的移動(dòng)，移動(dòng)的偏移量為*；3 APP實(shí)現(xiàn)與配置本章設(shè)計(jì)3個(gè)APP的情況，因?yàn)榫褪欠峙涞膄lash扇區(qū)不同，所以就舉例其中的一個(gè)。3.1 APP1程序起始地址設(shè)置方法隨便翻開(kāi)一個(gè)之前的實(shí)例工程，點(diǎn)擊Options for TargetTar

9、get選項(xiàng)卡，如圖3.1所示：圖3.1 FLASH APP1 Target選項(xiàng)卡設(shè)置默認(rèn)的條件下，圖中IROM1的起始地址Start一般為0*08000000，大小Size為0*80000，即從0*08000000開(kāi)場(chǎng)的512K空間為我們的程序存儲(chǔ)。而圖中，我們?cè)O(shè)置起始地址Start為0*08010000，即偏移量為0*1000064K字節(jié)，因而，留給APP用的FLASH空間Size只有0*80000-0*10000=0*70000448K字節(jié)大小了。設(shè)置好Start和Szie，就完成APP1程序的起始地址設(shè)置。APP2則為0*08020000+0*60000；App3則為0*08030000

10、+0*50000;其實(shí)就是為每個(gè)app程序分配了4k的空間。3.2 中斷向量表的偏移量設(shè)置之前我們講解過(guò)，在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，會(huì)首先調(diào)用systemInit函數(shù)初始化時(shí)鐘系統(tǒng)，同時(shí)systemInit還完成了中斷向量表的設(shè)置，我們可以翻開(kāi)systemInit函數(shù)，看看函數(shù)體的結(jié)尾處有這樣幾行代碼：*ifdef VECT_TAB_SRAMSCB-VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET;/* Vector Table Relocation in Internal SRAM. */*elseCB-VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /

11、* Vector Table Relocation in Internal FLASH. */*endif從代碼可以理解，VTOR存放器存放的是中斷向量表的起始地址。默認(rèn)的情況VECT_TAB_SRAM是沒(méi)有定義,所以執(zhí)行SCB-VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; 對(duì)于FLASH APP，我們?cè)O(shè)置為FLASH_BASE+偏移量0*10000,所以我們可以在FLASH APP的main函數(shù)最開(kāi)頭處添加如下代碼實(shí)現(xiàn)中斷向量表的起始地址的重設(shè)：SCB-VTOR = FLASH_BASE | 0*10000;如果是APP2可以設(shè)置為SCB-VTOR = FLASH

12、_BASE | 0*20000;如果是APP3可以設(shè)置為SCB-VTOR = FLASH_BASE | 0*30000;這樣，我們就完成了中斷向量表偏移量的設(shè)置。3.3 *bin文件生成不過(guò)MDK默認(rèn)生成的文件是.he*文件，并不方便我們用作IAP更新，我們希望生成的文件是.bin文件，這樣可以方便進(jìn)展IAP升級(jí)。這里我們通過(guò)MDK自帶的格式轉(zhuǎn)換工具fromelf.e*e，來(lái)實(shí)現(xiàn).a*f文件到.bin文件的轉(zhuǎn)換。該工具在MDK的安裝目錄ARMBIN40文件夾里面。本章，我們通過(guò)在MDK點(diǎn)擊Options for TargetUser選項(xiàng)卡，在Run User Programs After Bu

13、ild/Rebuild 欄，勾選Run*1和DOS16，并寫(xiě)入：D:Keil3.80aARMBIN40fromelf.e*e -bin -o .OBJTEST.bin .OBJTEST.a*f，如圖3.2所示：圖3.2 *bin文件生成設(shè)置通過(guò)這一步設(shè)置，我們就可以在MDK編譯成功之后，調(diào)用fromelf.e*e注意，我的MDK是安裝在D:Keil3.80A文件夾下，如果你是安裝在其他目錄，請(qǐng)根據(jù)你自己的目錄修改fromelf.e*e的路徑，根據(jù)當(dāng)前工程的TEST.a*f如果是其他的名字，請(qǐng)記住修改，這個(gè)文件存放在OBJ目錄下面，格式為*.a*f，生成一個(gè)TEST.bin的文件。并存放在a*f

14、文件一樣的目錄下，即工程的OBJ文件夾里面。在得到.bin文件之后，我們只需要將這個(gè)bin文件傳送給單片機(jī)，即可執(zhí)行IAP升級(jí)。3.4 步驟總結(jié)1設(shè)置APP程序的起始地址和存儲(chǔ)空間大小2設(shè)置中斷向量表偏移量3設(shè)置編譯后運(yùn)行fromelf.e*e，生成.bin文件. 4 關(guān)鍵點(diǎn)1 IAP程序必須滿足兩個(gè)要求：1.新程序必須在IAP程序之后的*個(gè)偏移量為*的地址開(kāi)場(chǎng)；2.必須將新程序的中斷向量表相應(yīng)的移動(dòng)，移動(dòng)的偏移量為*；2STM32是按照半字讀寫(xiě)數(shù)據(jù)到FLASH里面，所以串口收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，必須設(shè)置一個(gè)收發(fā)完成標(biāo)志，只有數(shù)據(jù)全部承受前方可執(zhí)行更新。而且接收完成到收發(fā)數(shù)據(jù)之間也必須設(shè)置一個(gè)延時(shí)才行。

15、3必須先更新后執(zhí)行，程序中相應(yīng)的設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位。Flag。重點(diǎn)：一定要為每個(gè)app分配好偏移地址。/保存0*080000000*0800FFFF的空間為IAP使用*define FLASH_APP1_ADDR0*08010000 /第一個(gè)應(yīng)用程序起始地址(存放在FLASH)*define FLASH_APP2_ADDR0*08020000/第二個(gè)應(yīng)用程序起始地址(存放在FLASH)*define FLASH_APP3_ADDR0*08030000/第三個(gè)應(yīng)用程序起始地址(存放在FLASH)：函數(shù)一：寫(xiě)入指定起始地址的FLASH空間/app*addr:應(yīng)用程序的起始地址/appbuf:應(yīng)用程序C

16、ODE./appsize:應(yīng)用程序大小(字節(jié)).void iap_write_appbin(u32 app*addr,u8 *appbuf,u32 appsize)u16 t;u16 i=0;u16 temp;u32 fwaddr=app*addr;/當(dāng)前寫(xiě)入的地址u8 *dfu=appbuf;for(t=0;tappsize;t+=2) temp=(u16)dfu18;temp+=(u16)dfu0; dfu+=2;/偏移2個(gè)字節(jié)iapbufi+=temp; if(i=1024)i=0;STMFLASH_Write(fwaddr,iapbuf,1024);fwaddr+=2048;/偏移20

17、48 16=2*8.所以要乘以2.if(i)STMFLASH_Write(fwaddr,iapbuf,i);/將最后的一些容字節(jié)寫(xiě)進(jìn)去. 函數(shù)二：跳轉(zhuǎn)執(zhí)行FLASH/跳轉(zhuǎn)到應(yīng)用程序段/app*addr:用戶代碼起始地址.void iap_load_app(u32 app*addr) if(*(vu32*)app*addr)&0*2FFE0000)=0*20000000)/檢查棧頂?shù)刂肥欠窈戏? jump2app=(iapfun)*(vu32*)(app*addr+4);/用戶代碼區(qū)第二個(gè)字為程序開(kāi)場(chǎng)地址(復(fù)位地址)MSR_MSP(*(vu32*)app*addr);/初始化APP堆棧指針(用戶代碼區(qū)的第一個(gè)字用于存放棧頂?shù)刂?jump2app();/跳轉(zhuǎn)到APP.函數(shù)三：串口中斷效勞函數(shù)if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_R*NE) != RESET)/接收到數(shù)據(jù) /USART