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[STM32F1]

C#制作STM32上位机升级工具(基于Modbus协议)

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cry1109|  楼主 | 2020-5-27 19:44 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 cry1109 于 2020-6-8 09:30 编辑

思路很简单,C#制作一个上位机工具,将读取的bin文件通过串口下发至单片机,一帧数据包含:7字节的Modbus协议帧头+200字节数据更新包(最后一帧少于等于200字节)+2字节的CRC校验码。单片机在boot中解析协议,协议解析无误后,将数据更新包写入Flash中,然后返回特定的数据。上位机根据返回的数据判断本次数据是否写入成功,如果写入成功继续下发新的更新包,如果写入失败重复发送本次更新包。通讯间隔100ms。

开发环境:Visio Studio 2015
一.新建windows窗体应用程序:
二.绘制基本界面:
在工具箱中的公共控件下找到以下三个控件Label、ComboBox、Button,拖拽到Form中。鼠标点击控件后可以在属性栏中修改控件的相应属性。
​  
选中修改串口波特率对应的CommboBox控件,点击Items属性,输入相应的波特率值,保存。其他控件的属性就是改改名字,外形大小、颜色等。
然后再放两个TextBox控件显示加载信息等,以及几个按钮。最后界面如下:
三.添加串口控件以及文件对话框:
在工具箱中找打组件下的SerialPort控件,也就是串口控件;对话框下的OpenFileDialog控件,拖拽到Form下的空区域中

现在所用到的控件都已经加到窗体中了,基本工作已经完成了。接下来开始撸代码了。
四.代码撸起来
1.搜索可用串口,并显示在CommboBox中显示串口名称。双击搜索端口按钮,会自动跳转到代码编辑处,在button_Clik事件函数下添加更新端口的函数。
        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            string[] ArryPort = System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames();

            comboBox2.Items.Clear();

            for (int i = 0; i < ArryPort.Length; i++)
            {
                comboBox2.Items.Add(ArryPort[i]);
            }
        }
2.打开/关闭串口。双击启用端口按钮,加入以下代码。
        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (button1.Text == "启用端口")
            {
                try
                {
                    serialPort1.PortName = comboBox2.Text;
                    serialPort1.Open();
                    comboBox2.Enabled = false;
                    button2.Enabled = false;
                    button1.Text = "关闭端口";
                }
                catch
                {
                    System.Media.SystemSounds.Beep.Play();
                    MessageBox.Show("端口打开失败", "错误");
                }
            }
            else
            {
                try
                {
                    serialPort1.Close();
                    button2.Enabled = true;
                    comboBox2.Enabled = true;
                    button1.Text = "启用端口";
                }
                catch
                {
                    System.Media.SystemSounds.Beep.Play();
                    MessageBox.Show("关闭串口失败", "错误");
                }
            }
        }
3.修改串口波特率。双击串口波特率对应的CommboBox,加入以下代码。
        private void comboBox1_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e)
        {
            serialPort1.BaudRate = Convert.ToInt32(comboBox1.Text);
        }
4.在Form1_Load中创建串口接收线程,并且初始化串口波特率,串口的其他参数配置使用默认即可。串口接收也可以使用数据接收事假,类似于STM32的串口接收中断。下面的代码是创建串口接收线程,以线程的方式接收串口数据。
        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            serialPort1.BaudRate = 115200;
            comboBox1.Text = "115200";

            Thread ReadSerialPort = new Thread(new                     
            ParameterizedThreadStart(SerialPortReadThread));
            ReadSerialPort.IsBackground = true;
            ReadSerialPort.Start();
        }
如果使用事件的方式接收数据,按一下步骤操作即可:
5.打开.bin文件。双击文件按钮,加入以下代码:
        string BinText;
        OpenFileDialog MyFileDialog;
        private void button7_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            BinText = "";

            MyFileDialog = new OpenFileDialog();
            MyFileDialog.InitialDirectory =              
            Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.DesktopDirectory);
            MyFileDialog.Filter = @"|*.bin";
            if (MyFileDialog.ShowDialog() == DialogResult.OK)
            {
                string filePath = MyFileDialog.FileName;
                FileStream Myfile = new FileStream(filePath,FileMode.Open,FileAccess.Read);
                BinaryReader binreader = new BinaryReader(Myfile);
                MyPublicPara.FileLength = (int)Myfile.Length;//获取bin文件长度
                MyPublicPara.Binchar = binreader.ReadBytes((int)Myfile.Length);
                textBox4.Text = MyFileDialog.SafeFileName;
                textBox4.Text += "  "+Myfile.Length+"Byte\r\n\r\n";
            }
        }

到这一步,我们已经可以打开串口、打开指定的bin文件了,接下来就是通过串口把bin文件发出去。
6.发送bin文件。
点击开始更新按钮,加入以下代码:
        public delegate void ClearProgressValue();
        Progress progressForm;
        List<Progress> ListForm = new List<Progress>();     //创建窗体集合
        private void button8_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            byte[] SysRestar_CMD = { 0x01, 0x10, 0x36, 0x51, 0x00, 0x02, 0x04, 0x13, 0x52, 0x00, 0x62, 0x00, 0x00 };

            ushort crc_value = ModbusCRC16(SysRestar_CMD, 13);
            SysRestar_CMD[11] = (byte)((crc_value >> 8) & 0xff);
            SysRestar_CMD[12] = (byte)(crc_value & 0xff);
            if (serialPort1.IsOpen)
                serialPort1.Write(SysRestar_CMD, 0, 13);

            textBox5.Text = "";
            BinText = "";
            MyPublicPara.UpdataCount = 0;
            progressForm = new Progress();
            progressForm.StartPosition = FormStartPosition.CenterScreen;

            if (ListForm.Count != 0)
            {
                ListForm[0].Close();
                ListForm.Clear();
            }   
            progressForm.Show();
            ListForm.Add(progressForm);                 //将更新进度窗体加入集合中

            button8.Enabled = false;
            Delay(2000);
            if ((MyPublicPara.FileLength > 10000) && (MyPublicPara.FileLength < 100000) && (serialPort1.IsOpen))
            {
                Thread SendReadFile = new Thread(new ParameterizedThreadStart(SendBinFileThread));//创建下发更新文件线程
                SendReadFile.IsBackground = true;
                SendReadFile.Start();//启动线程
            }
        }

开始更新后,先下发一个复位指令,让单片机复位进入boot程序,延迟2s后创建下发bin文件的线程,开始更新。指令格式按照modbus协议,不清楚modbus协议的百度之。这里提供一个modbus的16位CRC校验计算公式,可以用来计算或者校验一帧数据的CRC,如下:
        public static ushort ModbusCRC16(byte[] data,int length)
        {
            int len = length - 2;
            ushort crc_value = 0xFFFF;

            for (int i = 0; i < len; i++)
            {
                crc_value ^= (ushort)data[i];
                for (int j = 8; j != 0; j--)
                {
                    if ((crc_value & 0x0001) != 0)
                    {
                        crc_value >>= 1;
                        crc_value ^= 0xA001;
                    }
                    else
                    {
                        crc_value >>= 1;
                    }
                }
            }

            return crc_value = (ushort)(((crc_value & 0x00ff) << 8) | ((crc_value & 0xff00) >> 8));
        }

7.开始下发bin文件。
  /*------------------------------------------------------------------------------------------
         *  函数名称:Updata(object length)
         *  描    述:下发.BIN文件
         *  输    入:无
         *  输    出:无
         * ----------------------------------------------------------------------------------------*/  
        public delegate void SendBin();
        public void Updata()
        {
            int TxCount = 0;
            int i = 0;
            byte[] Updata_CMD = new byte[256];
            Updata_CMD[TxCount++] = 0x01;
            Updata_CMD[TxCount++] = 0x10;
            Updata_CMD[TxCount++] = 0x26;
            Updata_CMD[TxCount++] = 0X54;
            Updata_CMD[TxCount++] = 0x00;

            if(MyPublicPara.UpdataCount < (MyPublicPara.FileLength / 200))
            {
                Updata_CMD[TxCount++] = 0X64;
                Updata_CMD[TxCount++] = 0xC8;

                for (i = 0; i < 200; i++)
                {
                    Updata_CMD[TxCount++] = MyPublicPara.Binchar[MyPublicPara.UpdataCount * 200+i];
                }
            }
            else if (MyPublicPara.UpdataCount == (MyPublicPara.FileLength / 200))
            {
                Updata_CMD[TxCount++] = (byte)((MyPublicPara.FileLength - 200 * MyPublicPara.UpdataCount) / 2);
                Updata_CMD[TxCount++] = (byte)(Updata_CMD[5] * 2);

                for (i = 0; i < (MyPublicPara.FileLength-(MyPublicPara.FileLength / 200)*200); i++)
                {
                    Updata_CMD[TxCount++] = MyPublicPara.Binchar[MyPublicPara.UpdataCount * 200 + i];
                }

                MyPublicPara.UpdataCount = (MyPublicPara.FileLength / 200) + 1;        //已经更新到最后一帧
            }

            ushort crc_value = ModbusCRC16(Updata_CMD, TxCount);
            Updata_CMD[TxCount++] = (byte)((crc_value >> 8) & 0xff);
            Updata_CMD[TxCount++] = (byte)(crc_value & 0xff);

            if (serialPort1.IsOpen)
                serialPort1.Write(Updata_CMD, 0, TxCount);

            CMD_TO_SEND = (ushort)command.UPDATA_CMD;

            for (i = 0; i < TxCount; i++)
            {
                BinText += Updata_CMD[i].ToString("X2") + " ";
            }
            UpdataMessageToShow(BinText + "\r\n");
            BinText = "";
        }

        /*------------------------------------------------------------------------------------------
         *  函数名称:SendBinFileThread(object length)
         *  描    述:下发更新固件线程
         *  输    入:无
         *  输    出:无
         * ----------------------------------------------------------------------------------------*/
        public delegate void Button8Click();
        private void Button8Enable()
        {
            button8.Enabled = true;
        }
        public void SendBinFileThread(object length)
        {
            while (MyPublicPara.UpdataCount <= ((MyPublicPara.FileLength / 200)))
            {
                this.Invoke(new SendBin(Updata));

                Thread.Sleep(100);
            }
            this.Invoke(new Button8Click(Button8Enable));
            MyPublicPara.UpdataCount = 0;
        }

前面说了,下发bin文件时在线程中完成的,点击开始更新按钮时创建了一个下发bin文件的线程。为了在下发更新文件时不影响界面的流程度,我们使用了线程委托的方式 public delegate void SendBin()。
8.有发有回。
STM32更新固件一定要小心,有一个字节写入错误就可能导致更新失败,更新完毕后死机等等。所以必须上位机必须校验单片机的返回数据,只有返回数据校验正确后,才继续下发新的更新内容,否则一直下发本次更新内容,直至校验正取。加入串口读取并解析的线程:
 /*------------------------------------------------------------------------------------------
         *  函数名称:SerialPortRead()
         *  描    述:读取串口函数
         *  输    入:无
         *  输    出:无
         * ----------------------------------------------------------------------------------------*/
        public delegate void SerialPortReDelegate();
        public delegate void addProgress();
        public void SerialPortRead()
        {
            if (serialPort1.IsOpen)
            {
                int RxLength = serialPort1.BytesToRead;
                byte[] ReceiveData = new byte[RxLength];
                serialPort1.Read(ReceiveData, 0, RxLength);
                ushort crc_value = ModbusCRC16(ReceiveData, RxLength);


                if ((RxLength >= 8) && (crc_value == ((ushort)(ReceiveData[RxLength - 2] << 8) | ReceiveData[RxLength - 1])))
                {
                    if (CMD_TO_SEND == (UInt16)command.UPDATA_CMD)
                    {
                        MyPublicPara.UpdataCount++;
                        CMD_TO_SEND = (UInt16)command.OK;
                        this.Invoke(new addProgress(progressForm.AddProgress));

                    }
                }
               
                RxLength = 0;
            }
        }

        /*------------------------------------------------------------------------------------------
         *  函数名称:SerialPortReadThred()
         *  描    述:串口读取线程
         *  输    入:无
         *  输    出:无
         * ----------------------------------------------------------------------------------------*/
        public void SerialPortReadThread(object length)
        {
            while (true)
            {
                this.Invoke(new SerialPortReDelegate(SerialPortRead));
                Thread.Sleep(1);
            }
        }
C#中使用指针不是很方便,所以程序中用MyPublicPara.UpDataCount这个变量代替指针指向bin文件中的元素,只有在本次更新成功后,MyPublicPara.UpDataCount才指向下一待更新的数据包,每次更新更新的数据包大小为200字节,如果最后一包数据不够200字节就把剩下的数据作为1包发送出去,选用200字节的大小,因为stm32在写入flash时是以字或半字写入的,所以数据包大小必须为4的整数倍。
到这儿这个小工具基本完成了,最后还可以再添加一个ProgressBar控件用来指示当前的更新进度。
9.指示当前更新进度。
右键>>添加>>新建项,选择window窗体。
在这个窗体中加入一个ProgressBar控件,和一个Label控件,用于显示更新进度,如下:
双击窗体,在load时间中加入以下代码,就是设置ProgressBar的最大值=bin文件长度/200,因为我们是以200字节大小下发一次更新数据的,所以ProgressBar最大值就是更大的更新次数。
        private void Progress_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            label1.Text = "0%";
            progressBar1.Maximum = Form1.MyPublicPara.FileLength/200;
            Form1.MyPublicPara.ProgressOpened = 1;
        }
在Progress命名空间下加入以下代码:
private delegate void Label1SetText(string text);
        private void labelSetText(string text)
        {
            if (this.label1.InvokeRequired)
            {
                Label1SetText d = new Label1SetText(labelSetText);
                this.Invoke(d, new object[] { text });
            }
            else
            {
                this.label1.Text = text;
            }
        }

        public void AddProgress()
        {
            if (progressBar1.Value < progressBar1.Maximum)
            {
                progressBar1.Value++;
            }
            labelSetText(((progressBar1.Value * 100) / progressBar1.Maximum).ToString() + "%");
        }

为了避免ProgressBar控件再载入的过程中影响界面的流畅度,同样使用了委托来更新Label的值和ProgressBar的进度。
到这儿,基本完成了小工具的制作,下面就可以愉快的更新啦。


STM32IAP.rar

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cry1109 2020-6-10 17:29 回复TA
@catvevs :多谢提醒。目前只做了个小demo。 
catvevs 2020-6-9 09:07 回复TA
@cry1109 :给个建议,程序里面好像没有超时处理,数据没有校验成功,数据会一直在发送,只能用按键去手动停止,做个超时处理就完美了! 
catvevs 2020-6-8 11:39 回复TA
@cry1109 :谢谢楼主开源。 
cry1109 2020-6-8 09:32 回复TA
工程源码已经补上 
沙发
wm20031015| | 2020-5-28 08:25 | 只看该作者
感谢楼主分享

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板凳
gyh974| | 2020-5-28 09:30 | 只看该作者
厉害,谢谢分享,请问可以发一下完整项目学习学习?

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地板
lrzxc1| | 2020-5-28 20:06 | 只看该作者
嗯,楼主步骤很详细,堪称经典教程

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5
kkzz| | 2020-6-2 21:42 | 只看该作者
这个写的太牛了。     

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6
hudi008| | 2020-6-2 21:42 | 只看该作者
串口写入的吗      

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7
lzmm| | 2020-6-2 21:42 | 只看该作者
读写二进制的文件不容易  

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8
minzisc| | 2020-6-2 21:43 | 只看该作者
C#这么给力吗?         

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9
selongli| | 2020-6-2 21:43 | 只看该作者
串口是自己写的吗   

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10
fentianyou| | 2020-6-2 21:43 | 只看该作者
以前都是使用的别人的弄的。  

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11
xiaoyaodz| | 2020-6-2 21:43 | 只看该作者
读取的bin文件通过串口下发至单片机,怎么校验呢   

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12
febgxu| | 2020-6-2 21:44 | 只看该作者
给力,谢谢楼主的资料。      

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13
sdlls| | 2020-6-2 21:44 | 只看该作者
Modbus协议?   

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14
pixhw| | 2020-6-2 21:44 | 只看该作者
根据返回的数据怎么判断是否正确呢   

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15
minzisc| | 2020-6-2 21:45 | 只看该作者
楼主很牛啊。        

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16
lzmm| | 2020-6-2 21:45 | 只看该作者
            

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17
selongli| | 2020-6-2 21:45 | 只看该作者
使用串口软件了吗      

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18
hudi008| | 2020-6-2 21:45 | 只看该作者
怎么自动对波特率呢 ?     

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19
fentianyou| | 2020-6-2 21:45 | 只看该作者
没想到还能自己写代码呢

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20
kkzz| | 2020-6-2 21:45 | 只看该作者
楼主步骤很详细   

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