从今天开始，像使用U盘一样，升级STM32

只看该作者 · 2015-12-3 19:41

有没有想过，像使用U盘一样升级STM32固件，非常简单，非常方便

1: 插入电脑USB接口

2: 把升级固件拖到设备盘符

3: 升级完成

抛弃繁琐的USB DFU，抛弃落后的串口升级，让我们来谈谈U盘升级STM32

为什么设计这个BOOT LOADER

在电子产品开发过程中，为了满足市场需要，经常是先开发出一个简单可用的版本，然后逐步迭代升级，修复bug，并增强系统功能

一个稳定，简单，安全的升级方式，就变得非常重要

对于嵌入式系统来说，常见的升级方式为

串口升级（私有协议或者X－Modem）
USB升级（DFU）
U盘升级（OTG）
网络升级
无线升级（OTA）

从技术来说，这几种升级方式大同小异，原理类似：都是一个Loader代理接收数据通道的数据，然后解密，烧录到FLASH中；但用户体验完全不同，拿串口升级来说，首先用户需要一个串口软件，然后对于没有硬件串口的PC来说，就需要一个USB转串口设备，对于不同PC平台，串口软件就不一样，这需要学习成本，过程繁琐；所以在一些需要用户自行升级远程设备的情况下，即便是通过电话指导，80%的用户仍然不知道怎么升级，导致失败

USB的DFU升级，也是类似的问题，它设计的初衷就是面向专业用户的，而不是小白！所以需要安装DFU软件，按照手册来一步步升级

OTA升级和网络升级，体验好些，可用做到无感升级，但不适合所有场景

而U盘升级，用户学习成本最低，U盘大家都知道，然后拷贝一个Bin文件进去，插入设备，重启设备，就完成升级了，非常简单。类似的变种，比如手机升级，是最先进的，直接将手机模拟成U盘，然后用户拷贝数据到手机，重启就好了，非常简单

在嵌入式系统中，还没这么方便的升级手段，虽然ARM的Mbed有一种类似的固件更新功能，但它是专门为调试器设计的，不能内嵌到用户MCU中

所以，我将手机升级的方案引入到嵌入式系统中，从而为大家提供一个实现稳定，安全，零学习成本的升级方案

经过一段时间的学习研究，有了这个USB MSD Bootloader

功能特点

只占用15K FLASH空间
简单易用，直接拖拽文件进行固件升级，无需任何专业知识
采用USB大容量设备类，不用安装任何驱动
支持各种系统（Windows／Linux／Mac／Android）
不用开发任何上位机，提高产品效率
支持各种加密算法（AES256等），轻松安全升级
自动识别Bin，Hex，自定义加密固件（后缀为sec）文件
支持MD5文件校验机制，保证固件升级的完整性
显示设备升级状态信息
支持长文件名升级
多种措施保证系统健壮性，保证Bootloader不会被误擦除，保证APP合法性
支持用户自定义加密算法和完整校验算法，极致安全

系统原理

系统开机上电后，Bootloader接管系统，初始化USB硬件，等待USB连接
Bootloader在启动后1秒内，检测USB是否连接PC：如果连接PC，则进入固件升级模式，执行第3步；超时则跳转第8步，尝试执行用户APP
Bootloader模拟成MSD设备，构建FAT16虚拟文件系统，U盘名为”Bootloader”，容量为100M，但具体实际可用空间，根据用户MCU来确定，建议不要复制除APP之外的无关文件
当用户复制文件到U盘时，Bootloader会判断文件后缀和判断文件size，如果size大于实际的MCU可用FLASH或者文件后缀不合法，则进入错误状态，更新状态文件，重新枚举USB
文件后缀和size通过检测后，Bootloader会截获PC发送文件数据流，并写入MCU 对应的Flash中
如果写入过程中出错，则终止操作，擦除APP内容，进入错误状态，更新状态文件，重新枚举USB
成功写入后，Bootloader更新状态文件，重新枚举USB，显示升级完成；但不会运行APP，只有拔掉USB后，再次重启，才会进入第8步，尝试运行APP
Bootloader检查APP固件的栈和入口函数合法性，只有通过检测后，才开始执行APP。检测判断条件是栈指针必须在RAM地址空间内，入口函数地址必须处于THUMB模式，并LSB为1
停止USB设备，关掉所有的中断，执行APP，APP开始接管系统