[分享] STM32在线升级（IAP）超详细图解及需要注意的问题

只看该作者 · 2020-11-29 19:55

TM32在线升级（IAP）超详细图解及需要注意的问题解决

IAP 是啥
IAP（ In Application Programming）即在应用编程，也就是用户可以使用自己的程序对MCU的中的运行程序进行更新，而无需借助于外部烧写器。其实ST官网也给出了IAP的示例程序，感兴趣的可以直接去官网搜索。

只看该作者 · 2020-11-29 19:56

这里有一点需要特殊注意，就是在MCU中，有一个特殊区域被称为 System memory。在这块区域中存放了ST公司自己的 bootloader 程序，它是在MCU出厂时，有ST固化到芯片中的，后续不能再更改。

只看该作者 · 2020-11-29 19:57

其中的 bootloader 程序也可以对MCU进行升级（DFU对芯片的编程应该就是用的这个Bootloader）。
而且，芯片不同，BootLoader的功能也是有区别的。
ST官网对于这些也是有详细文档的，后续再写篇**介绍这一块。
下图为部分芯片BootLoader版本及功能

只看该作者 · 2020-11-29 19:59

只看该作者 · 2020-11-29 19:59

STM32 MCU启动配置
要实现IAP，首先要了解一下MCU是如何启动的。这一点在芯片的参考手册中都有详细的说明，不同的芯片手册所在位置可能不同，但是一般在第二章会有单独一节叫Boot configuration。如下图：
BootConfig

只看该作者 · 2020-11-29 20:00

主要就是说，启动是通过管脚BOOT0和BOOT1的连接方式来控制的。这个是在硬件设计阶段设计好的。不同的配置决定了，MCU将何处映射到0x00000000。从这里又可以看到一点，MCU眼里只有0x00000000。至于为啥可以从Flash（0x08000000）启动，就是因为MCU内部做了映射。从其他位置启动时同理。

只看该作者 · 2020-11-29 20:01

只看该作者 · 2020-11-29 20:02

IAP 实现
要实现IAP，则整个程序实现分为大程序（APP）和小程序（IAP）两部分。其中，APP主要接收升级数据并存储，IAP处理擦除APP，并重新写入升级数据。此外，IAP还应该可以独立接收升级数据的情况。但是，由于Cortex-M0核是没有中断向量表偏移寄存器的，这就导致了在Cortex-M0核的MCU上实现在线升级比较麻烦。在实际产品中，整个程序的基本组成结构：

只看该作者 · 2020-11-29 20:02

只看该作者 · 2020-11-29 20:04

实际的IAP流程如下：

只看该作者 · 2020-11-29 20:05

只看该作者 · 2020-11-29 20:07

就是这么简单！

只看该作者 · 2020-11-29 20:10

注意：
（1）与 Cortex-M3 和 Cortex-M4 不同，Cortex-M0 没有中断向量表偏移寄存器（VTOR寄存器）

只看该作者 · 2020-11-29 20:11

（2）Cortex-M3 r2p0 及其之前版本，中断向量表只能位于SRAM或者CODE区域，但是Cortex-M3 r2p1及之后，Cortex-M4 没有该限制！

只看该作者 · 2020-11-29 20:11

（3）MCU根据Boot引脚配置将指定地址映射为0x地址！

只看该作者 · 2020-11-29 20:12

只看该作者 · 2020-11-29 20:13

IAP 启动
启动网上有很多**介绍，但是或多或少不是很完善，我只做了一张相对来说比较详细的图，如下：
Startup

只看该作者 · 2020-11-29 20:13

Cortex-M内核规定，中断向量表开始的4个字节存放的是堆栈栈顶的地址，其后是中断向量表各中断服务程序的地址。当发生中断后程序通过查找该表得到相应的中断服务程序入口地址，然后再跳到相应的中断服务程序中执行，中断服务程序中最终调用用户实现的各函数。例如：main函数就是复位中断服务函数中调用的！

只看该作者 · 2020-11-29 20:14

在没有IAP时，上电后从0x08000004处取出复位中断向量的地址，然后跳转到复位中断程序的入口(标号①所示)，执行结束后跳转到main函数中(标号②所示)。通常main函数是个死循环，不会退出。在执行main函数的过程中发生中断，则STM32强制将PC指针指回中断向量表处(标号④所示)，从中断向量表中找到相应的中断函数入口地址，跳转到相应的中断服务函数(标号⑤所示)，执行完中断函数后再返回到main函数中来(标号⑥所示)。

只看该作者 · 2020-11-29 20:15

在添加IAP后，上电后仍然从0x08000004处取出复位中断向量的地址，然后跳转到复位中断程序的入口(标号①所示)，执行结束后跳转到小程序的main函数中(标号②所示)。在执行小程序main函数的过程中发生中断，则STM32强制将PC指针指回中断向量表处(标号④所示)，从中断向量表中找到相应的中断函数入口地址，跳转到相应的中断服务函数(标号⑤所示)，执行完中断函数后再返回到main函数中来(标号⑥所示)。而想要大程序执行，则必须在小程序中显示强制跳转（标号⑦）。

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