18270291392 发表于 2023-9-1 16:15

APM32F4XX USB OTA升级含源码和上位机升级工具

本帖最后由 18270291392 于 2023-9-21 08:50 编辑

#申请原创# 近期在研究USB CDC协议,使用USB Virtual Port Com功能与上位机通讯做了OTA功能。
开发平台:MDK529
开发硬件:APM32F411
首先介绍一下程序执行逻辑:
程序由两部分组成:Boot+APP. Flash由三部分组成:Boot+Updata_Flag+APP.
Boot程序逻辑:Boot程序会在上电的时候读取升级标志位:如果Flash中有已升级的程序则进行跳转APP区,否则就一直跑升级协议。
APP程序逻辑:APP程上电后首先会设置中断向量偏移地址,然后一直跑升级协议,如果有检测到升级指令,则擦除升级标志位,然后重启进入Boot程序。
帖子末尾有源码和升级工具。升级程序固件适用于APM32F4系列MCU,升级工具适用于使用此协议定义升级的任何mcu。
首先看下手册Flash分布,Flash总共8个扇区。

接下来进行Flash分区。

扇区 0 和 扇区 1做Boot区。

扇区 2做APP跳转判断区。

扇区 3到扇区 7做APP程序区。
既然分区已经分好,接下来就进行Boot代码编写。使用Virtual Port Com SDK。

打开MDK工程,进行Flash大小设置,Flash空间占用32k。勾选使用Use Micro LIB。
对main.c文件进行修改
#include "main.h"
#include "usb_device.h"
#include "gpio.h"
#include "Update.h"

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

void Jump_To_App(uint32_t address)
{
    if (((*(__IO uint32_t*)address) & 0x2FFE0000) == 0x20000000)
    {
      JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (address + 4);
      
                Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;
                        
      __set_MSP(*(__IO uint32_t*) address);
               
      Jump_To_Application();
    }
}

void USB_Disconnected(void)
{
      __HAL_RCC_USB_OTG_FS_FORCE_RESET();
      HAL_Delay(200);
      __HAL_RCC_USB_OTG_FS_RELEASE_RESET();
      
      GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
      __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

      GPIO_Initure.Pin = GPIO_PIN_11 | GPIO_PIN_12;
      GPIO_Initure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
      GPIO_Initure.Pull = GPIO_PULLDOWN;
      GPIO_Initure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
      HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_Initure);

      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_11, GPIO_PIN_RESET);
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);
      HAL_Delay(300);
}
int main(void)
{
      uint8_t R_Buff = {0};
      HAL_Init();
      SystemClock_Config();

      Read_Flash_Data(R_Buff, 1, FLASH_Updata_Flag_ADDR);
      
      if(R_Buff != 0x55)
      {
                USB_Disconnected();
                MX_GPIO_Init();
                MX_USB_DEVICE_Init();
                printf("Boot Code Start\r\n");
                printf("%s\r\n", Device_Version_Info_Str);
      }
      else
      {

      }
      
      while (1)
      {      
                if(R_Buff == 0x55)
                {
                        Jump_To_App(FLASH_APP_ADDR);
                }
                else
                {
                        Data_Handler();
                }
      }
}

/**
* @brief System Clock Configuration
* @retval None
*/
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

/** Configure the main internal regulator output voltage
*/
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
* in the RCC_OscInitTypeDef structure.
*/
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 4;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 96;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}

/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
*/
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_3) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
* @briefThis function is executed in case of error occurrence.
* @retval None
*/
void Error_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
/* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
__disable_irq();
while (1)
{
}
/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdefUSE_FULL_ASSERT
/**
* @briefReports the name of the source file and the source line number
*         where the assert_param error has occurred.
* @paramfile: pointer to the source file name
* @paramline: assert_param error line source number
* @retval None
*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
/* USER CODE BEGIN 6 */
/* User can add his own implementation to report the file name and line number,
   ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
/* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */
增加Update.c文件#include "Update.h"


int fputc(int ch, FILE *f)
{
      while(CDC_Transmit_FS((uint8_t *)&ch, 1) == USBD_BUSY);
      return ch;
}

void Set_Device_Info(void)
{
      uint32_t deviceserial2;
      deviceserial2 = *(uint32_t *) DEVICE_ID3;
      
      sprintf((char *)&Device_SSID_Info, "%d", deviceserial2);
      strcpy((char *)Device_Name_Info, Device_Name_Info_Str);
      strcpy((char *)Device_Version_Info, Device_Version_Info_Str);
}


void Write_Flash(uint8_t *data, uint16_t DataLen, uint32_t Addr)
{
      uint16_t i = 0;
      uint32_t Data = 0;
      uint32_t temp = 0;
   
      HAL_FLASH_Unlock();
      for(i = 0; i < DataLen; i += 4)
      {
      Data = 0;      
      for(uint8_t j = 0; j < 4; j++)
      {
            temp = data;
            Data |= temp << 8 * j;
      }
      
                if (HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD, FLASH_APP_ADDR + Addr + i, Data) == HAL_OK)
                {
            
                }
      }
      HAL_FLASH_Lock();
}


void Write_Updata_Flag_Flash(void)
{
    HAL_FLASH_Unlock();
    HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD, FLASH_Updata_Flag_ADDR, 0x55555555);
    HAL_FLASH_Lock();
}


void Erase_Updata_Flag_Flash(void)
{
      FLASH_EraseInitTypeDef EraseInitStruct;
      HAL_FLASH_Unlock();
      EraseInitStruct.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_SECTORS;
      EraseInitStruct.VoltageRange = FLASH_VOLTAGE_RANGE_3;
      EraseInitStruct.Sector = UPDATA_FLAG_SECTOR;
      EraseInitStruct.NbSectors = UPDATA_FLAG_SECTOR_NUM;
      if (HAL_FLASHEx_Erase(&EraseInitStruct, &PageError) != HAL_OK)
      {

    }
    HAL_FLASH_Lock();
}

void Erase_APP_Flash(void)
{
      FLASH_EraseInitTypeDef EraseInitStruct;
      HAL_FLASH_Unlock();
      EraseInitStruct.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_SECTORS;
      EraseInitStruct.VoltageRange = FLASH_VOLTAGE_RANGE_3;
      EraseInitStruct.Sector = UPDATA_APP_SECTOR;
      EraseInitStruct.NbSectors = UPDATA_APP_SECTOR_NUM;
      if (HAL_FLASHEx_Erase(&EraseInitStruct, &PageError) != HAL_OK)
      {

    }
    HAL_FLASH_Lock();
}

void Read_Flash_Data(uint8_t* pBuffer, uint32_t NumToRead, uint32_t ReadAddr)
{
    uint32_t i;
    for (i = 0; i < NumToRead; i++)
    {
      *((uint8_t*)pBuffer + i) = *((uint8_t*)ReadAddr + i);
    }
}增加Update.h文件
#ifndef __UPDATE_H
#define __UPDATE_H

#include "main.h"
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include "usbd_cdc_if.h"

#define ADDR_FLASH_SECTOR_0   ((uint32_t)0x08000000) /* Base @ of Sector 0, 16 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_1   ((uint32_t)0x08004000) /* Base @ of Sector 1, 16 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_2   ((uint32_t)0x08008000) /* Base @ of Sector 2, 16 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_3   ((uint32_t)0x0800C000) /* Base @ of Sector 3, 16 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_4   ((uint32_t)0x08010000) /* Base @ of Sector 4, 64 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_5   ((uint32_t)0x08020000) /* Base @ of Sector 5, 128 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_6   ((uint32_t)0x08040000) /* Base @ of Sector 6, 128 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_7   ((uint32_t)0x08060000) /* Base @ of Sector 7, 128 Kbytes */

#define FLASH_Updata_Flag_ADDR      ADDR_FLASH_SECTOR_2
#define FLASH_APP_ADDR      ADDR_FLASH_SECTOR_3

#define UPDATA_FLAG_SECTOR               FLASH_SECTOR_2
#define UPDATA_FLAG_SECTOR_NUM         1

#define UPDATA_APP_SECTOR               FLASH_SECTOR_3
#define UPDATA_APP_SECTOR_NUM         3


#define         DEVICE_ID3      (UID_BASE + 0x8)
#define Device_Name_Info_Str         "APM32F411"
#define Device_SSID_Info_Str          "1234"
#define Device_Version_Info_Str "Boot V 1.0"

extern uint8_t Device_Name_Info;
extern uint8_t Device_SSID_Info;
extern uint8_t Device_Version_Info;
extern uint32_t PageError;


void Erase_APP_Flash(void);
void Erase_Updata_Flag_Flash(void);
void Write_Updata_Flag_Flash(void);
void Write_Flash(uint8_t *data, uint16_t DataLen, uint32_t Addr);
void Read_Flash_Data(uint8_t* pBuffer, uint32_t NumToRead, uint32_t ReadAddr);


void ClearRxQueue(void);
void OnDataReceived(uint8_t val);
void Data_Handler(void);

#endif

修改usbd_cdc_if.c文件,修改如下函数即可。
#include "Update.h"

static int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t* Buf, uint32_t *Len)
{
      /* USER CODE BEGIN 6 */
      USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &Buf);
      USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS);
      for(int i = 0; i < *Len; i++)
      {
                OnDataReceived(Buf);
      }
      return (USBD_OK);
      /* USER CODE END 6 */
}接下来进行APP代码修改。可以复制Boot代码进行修改。对Flash起始地址和大小进行修改。

修改main.c文件
#include "main.h"
#include "usb_device.h"
#include "gpio.h"
#include "Update.h"

void SystemClock_Config(void);

void USB_Disconnected(void)
{
      __HAL_RCC_USB_OTG_FS_FORCE_RESET();
      HAL_Delay(200);
      __HAL_RCC_USB_OTG_FS_RELEASE_RESET();
      
      GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;
      __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

      GPIO_Initure.Pin = GPIO_PIN_11 | GPIO_PIN_12;
      GPIO_Initure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
      GPIO_Initure.Pull = GPIO_PULLDOWN;
      GPIO_Initure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
      HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_Initure);

      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_11, GPIO_PIN_RESET);
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);
      HAL_Delay(300);
}
int main(void)
{
      SCB->VTOR = FLASH_APP_ADDR;
      HAL_Init();
      SystemClock_Config();
      USB_Disconnected();

      MX_GPIO_Init();
      MX_USB_DEVICE_Init();
      printf("APP Code Start\r\n");
      printf("%s\r\n", Device_Version_Info_Str);
      while (1)
      {
                Data_Handler();
      }
}

/**
* @brief System Clock Configuration
* @retval None
*/
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

/** Configure the main internal regulator output voltage
*/
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

/** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
* in the RCC_OscInitTypeDef structure.
*/
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 4;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 96;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}

/** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
*/
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_3) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
* @briefThis function is executed in case of error occurrence.
* @retval None
*/
void Error_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
/* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
__disable_irq();
while (1)
{
}
/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdefUSE_FULL_ASSERT
/**
* @briefReports the name of the source file and the source line number
*         where the assert_param error has occurred.
* @paramfile: pointer to the source file name
* @paramline: assert_param error line source number
* @retval None
*/
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
/* USER CODE BEGIN 6 */
/* User can add his own implementation to report the file name and line number,
   ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
/* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */
以上就是OTA升级的全部配置步骤。Update.h有很多宏定义可以修改。
下面介绍一下升级工具的使用。
1.将Boot程序烧录到板子中。
2.APP工程编译出的bin文件可以通过升级工具烧写到板子中。
3.打开升级工具,下图是只有Boot程序的板子。

4.打开升级文件升级后截图,烧写成功,板子会自动运行APP代码。

升级过程如下

喜欢朋友可以下载下面的升级工具和程序固件进行测试。链接不能直接跳转,需要手动复制粘贴网页地址才能跳转。
APP和Boot固件:
APM32F4XX升级工具:CSDN:链接:https://download.csdn.net/download/dailin2012/88288374
百度网盘:链接:https://pan.baidu.com/s/1iYWV7D9ABpPxeaiuQe3DTw
提取码:mwjs
下面有源码下载。回复帖子可见。
APM32F411Boot源码:
**** Hidden Message *****
APM32F411APP源码:
**** Hidden Message *****
下载源码后,可在Update.h文件对一些参数的宏定义进行修。如修改设备名称,版本等等信息,Updata_Flag地址和占用空间,APP地址和占用Flash空间等。此协议也可以移植到其他系列的MCU上如APM32F103.只需要将FLASH读写函数修改成APM32F103的接口就可以与上位机通讯进行升级。

18270291392 发表于 2023-9-2 11:42

本帖最后由 18270291392 于 2023-9-21 08:50 编辑

测试

D戴琳 发表于 2023-9-2 11:57

要代码

18270291392 发表于 2023-9-3 20:38

本帖最后由 18270291392 于 2023-9-21 08:52 编辑

printf("测试");

knk 发表于 2023-9-3 23:49

CDC没有winusb好用吧

18270291392 发表于 2023-9-4 08:27

knk 发表于 2023-9-3 23:49
CDC没有winusb好用吧

做个OTA升级,我认为使用CDC Virtual Port Com是最合适,毕竟有现成 Virtual Port Com SDK{:lol:}

yjwpm 发表于 2023-9-4 11:23

{:sweat:}

chenjun89 发表于 2023-9-5 07:39

感谢,下载用用看。

stly 发表于 2023-9-5 22:40

18270291392 发表于 2023-9-3 20:38
怎么没人问问题啊,都看得懂吗?

这么嚣张

forgot 发表于 2023-9-7 08:06

非常好的技术分享,源码回复可见,感谢楼主

chenqianqian 发表于 2023-9-7 08:17

感谢分享,正好需要学习。

WinHuiDong 发表于 2023-9-7 20:22

感谢分享,正好需要学习。

caizhiwei 发表于 2023-9-8 09:53

用USB host U盘升级,或者用USB Device模拟优盘升级不香吗? 还需要配合一个不通用的上位机;

如果用Virtual Port Com ,那直接使用ymodem协议不香吗?

升级的宗旨是 用户使用方便,售后维护人员都能零成本学习使用,才是好的方案哦

仅从USB 方案讨论,欢迎探讨

cmyldd 发表于 2023-9-12 22:37

上位机的源码可以开放出来吗? 在学习上位机的

CW32TechSupport 发表于 2023-9-15 14:10

Thanks

rongwinzip 发表于 2023-9-16 10:02

回复看看

18270291392 发表于 2023-9-21 08:53

caizhiwei 发表于 2023-9-8 09:53
用USB host U盘升级,或者用USB Device模拟优盘升级不香吗? 还需要配合一个不通用的上位机;

如果用Virtu ...

ymodem难道不需要上位机吗?

hfx 发表于 2023-9-21 13:08

学习一下,谢谢分享~~~~~

caizhiwei 发表于 2023-10-2 09:34

18270291392 发表于 2023-9-21 08:53
ymodem难道不需要上位机吗?

需要,任何一个终端都行,甚至windows自带的都行,Linux平台就更通用了,所以不需要单独开发呢

南河壹号 发表于 2023-10-26 09:18

谢谢分享
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