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从今天开始,像使用U盘一样,升级STM32

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楼主
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


支持芯片
STM32F101/3/5/7


重点来了,点击下面链接,下载固件
USB MSD Bootloader.hex.zip (16.67 KB)

使用说明手册和使用文档,点击下载
USB MSD Bootloader使用方法.pdf (321.79 KB)
USB MSD Updater User Manual.pdf (174.66 KB)

打赏榜单

21ic小管家 打赏了 2.00 元 2015-12-04

沙发
cedar_renjun|  楼主 | 2015-12-4 17:22 | 显示全部楼层
本帖最后由 cedar_renjun 于 2015-12-4 17:55 编辑
Simon21ic 发表于 2015-12-4 13:42
有一个问题不知道你时怎么解决的,以前我测试过很多系统,有一些系统,增加文件的时候,文件的目录表项是最 ...

对于FAT文件系统来说,FAT12/16是存在一个固定的根目录扇区,系统会首先更新这个目录扇区,然后再写文件。
FAT32改了方式,目录扇区可以随意指定,也许会出现你说的这个问题

我强制用FAT16文件系统,这样,操作系统会首先写目录表,然后写扇区数据
截获到写目录时,过滤属性字节,看是不是文件,然后判断文件后缀

下面的事情,您都懂得

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板凳
cedar_renjun|  楼主 | 2015-12-4 17:25 | 显示全部楼层
cedar_renjun 发表于 2015-12-4 17:22
对于FAT文件系统来说,FAT12/16是存在一个固定的根目录扇区,系统会首先更新这个目录扇区,然后再写文件 ...

还有一点,要禁止FAT表更新

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地板
cedar_renjun|  楼主 | 2015-12-4 17:26 | 显示全部楼层
Simon21ic 发表于 2015-12-4 13:42
有一个问题不知道你时怎么解决的,以前我测试过很多系统,有一些系统,增加文件的时候,文件的目录表项是最 ...





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cedar_renjun|  楼主 | 2015-12-4 17:59 | 显示全部楼层
Simon21ic 发表于 2015-12-4 17:55
FAT32大部分系统也是一样的,先更新目录表,然后写文件,这些都好办
只是测试过到过一些比较老的系统,顺 ...

这样就没有好办法了

只有尝试着判断文件内容(HEX,BIN,ENC都可以区分出来)或者增加上位机来发送额外信息

想必您都搞定了这些:D

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cedar_renjun|  楼主 | 2015-12-4 19:53 | 显示全部楼层
本帖最后由 cedar_renjun 于 2015-12-4 22:05 编辑

昨天发了一下USB方面的帖子,还挺火的,看来对大家挺有用

说明一下:这个代码用于一个项目中,现阶段暂时不方便开源,请谅解
后面看机会,适当时候选择开源

各位小伙儿们,在这方面有技术问题,欢迎交流(819280802)

正题
做嵌入式也有好几年了,在论坛学到不少东西,从熊大,傻孩子,amolink,宋岩大神那里得到不少帮助,在此表示感谢
一直想把自己的知识整理下,很早以前,就经常在自己的github博客发文,没对外公开,算是私人记事本,知道的人不多
前几天申请了个人订阅号《嵌入式系统编程》,准备每天推送一条嵌入式编程知识,技巧
内容可能比较杂,状态机,MCU底层,汇编,逆向工程,协议栈,蓝牙4.0,都会有所涉及

不嫌太麻烦的同学,可以扫一下二维码,关注订阅号


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7
cedar_renjun|  楼主 | 2015-12-13 00:59 | 显示全部楼层
yjwpm 发表于 2015-12-12 21:57
看来我是说中的某些人的心态了吧,要删除我说的,这只能证明你是无能的是懦弱的,怕被更多的人看到你的无知 ...

滚蛋
技术不行,别瞎BB

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