STM32 IAP 在线升级详解

只看该作者 · 2021-12-30 14:38

下面我们来分析一下修改后的IAP代码：

/*******************************************************************************

  * @函数名称        main

  * @函数说明   主函数

  * @输入参数   无

  * @输出参数   无

  * @返回参数   无

*******************************************************************************/

int main(void)

{

    //Flash 解锁

    FLASH_Unlock();



    //配置PA15管脚

    KEY_Configuration() ;

        //配置串口1

    IAP_Init();

    //PA15是否为低电平

    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_15)  == 0x00)

    {

        

        //执行IAP驱动程序更新Flash程序



        SerialPutString("\r\n======================================================================");

        SerialPutString("\r\n=              (C) COPYRIGHT 2011 Lierda                             =");

        SerialPutString("\r\n=                                                                    =");

        SerialPutString("\r\n=     In-Application Programming Application  (Version 1.0.0)        =");

        SerialPutString("\r\n=                                                                    =");

        SerialPutString("\r\n=                                   By wuguoyan                      =");

        SerialPutString("\r\n======================================================================");

        SerialPutString("\r\n\r\n");

        Main_Menu ();

    }

    //否则执行用户程序

    else

    {

        //判断用处是否已经下载了用户程序，因为正常情况下此地址是栈地址

        //若没有这一句话，即使没有下载程序也会进入而导致跑飞。

        if (((*(__IO uint32_t*)ApplicationAddress) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)

        {

            SerialPutString("Execute user Program\r\n\n");

            //跳转至用户代码

            JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (ApplicationAddress + 4);

            Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;



            //初始化用户程序的堆栈指针

            __set_MSP(*(__IO uint32_t*) ApplicationAddress);

            Jump_To_Application();

        }

        else

        {

            SerialPutString("no user Program\r\n\n");

        }

    }

只看该作者 · 2021-12-30 14:39

这里重点说一下几句经典且非常重要的代码：

第一句： if (((*(__IO uint32_t*)ApplicationAddress) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000) //判断栈定地址值是否在0x2000 0000 - 0x 2000 2000之间

只看该作者 · 2021-12-30 14:40

怎么理解呢？ (1),在程序里#define ApplicationAddress 0x8003000 ，*(__IO uint32_t*)ApplicationAddress) 即取0x8003000开始到0x8003003 的4个字节的值, 因为我们的应用程序APP中设置把中断向量表放置在0x08003000 开始的位置；而中断向量表里第一个放的就是栈顶地址的值

也就是说，这句话即通过判断栈顶地址值是否正确（是否在0x2000 0000 - 0x 2000 2000之间）来判断是否应用程序已经下载了，因为应用程序的启动文件刚开始就去初始化化栈空间，如果栈顶值对了，说应用程已经下载了启动文件的初始化也执行了；

只看该作者 · 2021-12-30 14:41

只看该作者 · 2021-12-30 14:42

第二句： JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (ApplicationAddress + 4); [ common.c文件第18行定义了： pFunction Jump_To_Application;]

只看该作者 · 2021-12-30 14:43

ApplicationAddress + 4 即为0x0800 3004 ,里面放的是中断向量表的第二项“复位地址” JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (ApplicationAddress + 4); 之后此时JumpAddress

只看该作者 · 2021-12-30 14:49

第三句： Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;
startup_stm32f10x_md_lv. 文件中别名 typedef void (*pFunction)(void); 这个看上去有点奇怪；正常第一个整型变量 typedef int a; 就是给整型定义一个别名 a

只看该作者 · 2021-12-30 14:50

void (*pFunction)(void); 是声明一个函数指针，加上一个typedef 之后 pFunction只不过是类型 void (*)(void) 的一个别名；例如：

复制

pFunction   a1,a2,a3;

 

void  fun(void)

{

    ......

}

 

a1 = fun;

只看该作者 · 2021-12-30 14:53

所以，Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress；  此时Jump_To_Application指向了复位函数所在的地址；

第四、五句： __set_MSP(*(__IO uint32_t*) ApplicationAddress);    \\设置主函数栈指针
            Jump_To_Application();                      \\执行复位函数

只看该作者 · 2021-12-30 14:54

我们看一下启动文件startup_stm32f10x_md_vl。s 中的启动代码，更容易理解

只看该作者 · 2021-12-30 14:55

移植后的IAP代码在我的资源（如果是stm32f100cb的芯片可以直接用）：http://download.csdn.net/detail/yx_l128125/6475219

只看该作者 · 2021-12-30 14:55

三、我们来简单看下启动文件中的启动代码，分析一下这更有利于我们对IAP的理解：（下面这篇**写的非常好，有木有！）

下文来自于：http://blog.sina.com.cn/s/blog_69bcf45201019djx.html

只看该作者 · 2021-12-30 14:56

解析 STM32 的启动过程

解析STM32的启动过程

当前的嵌入式应用程序开发过程里，并且C语言成为了绝大部分场合的最佳选择。如此一来main函数似乎成为了理所当然的起点——因为C程序往往从main函数开始执行。但一个经常会被忽略的问题是：微控制器（单片机）上电后，是如何寻找到并执行main函数的呢？很显然微控制器无法从硬件上定位main函数的入口地址，因为使用C语言作为开发语言后，变量/函数的地址便由编译器在编译时自行分配，这样一来main函数的入口地址在微控制器的内部存储空间中不再是绝对不变的。相信读者都可以回答这个问题，答案也许大同小异，但肯定都有个关键词，叫“启动文件”，用英文单词来描述是“Bootloader”。

无论性能高下，结构简繁，价格贵贱，每一种微控制器（处理器）都必须有启动文件，启动文件的作用便是负责执行微控制器从“复位”到“开始执行main函数”中间这段时间（称为启动过程）所必须进行的工作。最为常见的51，AVR或MSP430等微控制器当然也有对应启动文件，但开发环境往往自动完整地提供了这个启动文件，不需要开发人员再行干预启动过程，只需要从main函数开始进行应用程序的设计即可。

只看该作者 · 2021-12-30 14:57

话题转到STM32微控制器，无论是keil
uvision4还是IAR EWARM开发环境，ST公司都提供了现成的直接可用的启动文件，程序开发人员可以直接引用启动文件后直接进行C应用程序的开发。这样能大大减小开发人员从其它微控制器平台跳转至STM32平台，也降低了适应STM32微控制器的难度（对于上一代ARM的当家花旦ARM9，启动文件往往是第一道难啃却又无法逾越的坎）。
————————————————

只看该作者 · 2021-12-30 14:57

相对于ARM上一代的主流ARM7/ARM9内核架构，新一代Cortex内核架构的启动方式有了比较大的变化。ARM7/ARM9内核的控制器在复位后，CPU会从存储空间的绝对地址0x000000取出第一条指令执行复位中断服务程序的方式启动，即固定了复位后的起始地址为0x000000（PC = 0x000000）同时中断向量表的位置并不是固定的。而Cortex-M3内核则正好相反，有3种情况:
1、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于SRAM区，即起始地址为0x2000000，同时复位后PC指针位于0x2000000处；
2、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于FLASH区，即起始地址为0x8000000，同时复位后PC指针位于0x8000000处；
3、通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于内置Bootloader区，本文不对这种情况做论述；
而Cortex-M3内核规定，起始地址必须存放堆顶指针，而第二个地址则必须存放复位中断入口向量地址，这样在Cortex-M3内核复位后，会自动从起始地址的下一个32位空间取出复位中断入口向量，跳转执行复位中断服务程序。对比ARM7/ARM9内核，Cortex-M3内核则是固定了中断向量表的位置而起始地址是可变化的。

只看该作者 · 2021-12-30 14:58

有了上述准备只是后，下面以STM32的2.02固件库提供的启动文件“stm32f10x_vector.s”为模板，对STM32的启动过程做一个简要而全面的解析。

只看该作者 · 2021-12-30 14:59

复制

程序清单一：

；文件“stm32f10x_vector.s”，其中注释为行号

DATA_IN_ExtSRAM EQU 0 ；1

Stack_Size EQU 0x00000400 ；2

AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3 ；3

Stack_Mem SPACE Stack_Size ；4

__initial_sp ；5

Heap_Size EQU 0x00000400 ；6

AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN = 3 ；7

__heap_base ；8

Heap_Mem SPACE Heap_Size ；9

__heap_limit ；10

THUMB ；11

PRESERVE8 ；12

IMPORT NMIException ；13

IMPORT HardFaultException ；14

IMPORT MemManageException ；15

IMPORT BusFaultException ；16

IMPORT UsageFaultException ；17

IMPORT SVCHandler ；18

IMPORT DebugMonitor ；19

IMPORT PendSVC ；20

IMPORT SysTickHandler ；21

IMPORT WWDG_IRQHandler ；22

IMPORT PVD_IRQHandler ；23

IMPORT TAMPER_IRQHandler ；24

IMPORT RTC_IRQHandler ；25

IMPORT FLASH_IRQHandler ；26

IMPORT RCC_IRQHandler ；27

IMPORT EXTI0_IRQHandler ；28

IMPORT EXTI1_IRQHandler ；29

IMPORT EXTI2_IRQHandler ；30

IMPORT EXTI3_IRQHandler ；31

IMPORT EXTI4_IRQHandler ；32

IMPORT DMA1_Channel1_IRQHandler ；33

IMPORT DMA1_Channel2_IRQHandler ；34

IMPORT DMA1_Channel3_IRQHandler ；35

IMPORT DMA1_Channel4_IRQHandler ；36

IMPORT DMA1_Channel5_IRQHandler ；37

IMPORT DMA1_Channel6_IRQHandler ；38

IMPORT DMA1_Channel7_IRQHandler ；39

IMPORT ADC1_2_IRQHandler ；40

IMPORT USB_HP_CAN_TX_IRQHandler ；41

IMPORT USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler ；42

IMPORT CAN_RX1_IRQHandler ；43

IMPORT CAN_SCE_IRQHandler ；44

IMPORT EXTI9_5_IRQHandler ；45

IMPORT TIM1_BRK_IRQHandler ；46

IMPORT TIM1_UP_IRQHandler ；47

IMPORT TIM1_TRG_COM_IRQHandler ；48

IMPORT TIM1_CC_IRQHandler ；49

IMPORT TIM2_IRQHandler ；50

IMPORT TIM3_IRQHandler ；51

IMPORT TIM4_IRQHandler ；52

IMPORT I2C1_EV_IRQHandler ；53

IMPORT I2C1_ER_IRQHandler ；54

IMPORT I2C2_EV_IRQHandler ；55

IMPORT I2C2_ER_IRQHandler ；56

IMPORT SPI1_IRQHandler ；57

IMPORT SPI2_IRQHandler ；58

IMPORT USART1_IRQHandler ；59

IMPORT USART2_IRQHandler ；60

IMPORT USART3_IRQHandler ；61

IMPORT EXTI15_10_IRQHandler ；62

IMPORT RTCAlarm_IRQHandler ；63

IMPORT USBWakeUp_IRQHandler ；64

IMPORT TIM8_BRK_IRQHandler ；65

IMPORT TIM8_UP_IRQHandler ；66

IMPORT TIM8_TRG_COM_IRQHandler ；67

IMPORT TIM8_CC_IRQHandler ；68

IMPORT ADC3_IRQHandler ；69

IMPORT FSMC_IRQHandler ；70

IMPORT SDIO_IRQHandler ；71

IMPORT TIM5_IRQHandler ；72

IMPORT SPI3_IRQHandler ；73

IMPORT UART4_IRQHandler ；74

IMPORT UART5_IRQHandler ；75

IMPORT TIM6_IRQHandler ；76

IMPORT TIM7_IRQHandler ；77

IMPORT DMA2_Channel1_IRQHandler ；78

IMPORT DMA2_Channel2_IRQHandler ；79

IMPORT DMA2_Channel3_IRQHandler ；80

IMPORT DMA2_Channel4_5_IRQHandler ；81

AREA RESET, DATA, READONLY ；82

EXPORT __Vectors ；83

__Vectors ；84

DCD __initial_sp ；85

DCD Reset_Handler ；86

DCD NMIException ；87

DCD HardFaultException ；88

DCD MemManageException ；89

DCD BusFaultException ；90

DCD UsageFaultException ；91

DCD 0 ；92

DCD 0 ；93

DCD 0 ；94

DCD 0 ；95

DCD SVCHandler ；96

DCD DebugMonitor ；97

DCD 0 ；98

DCD PendSVC ；99

DCD SysTickHandler ；100

DCD WWDG_IRQHandler ；101

DCD PVD_IRQHandler ；102

DCD TAMPER_IRQHandler ；103

DCD RTC_IRQHandler ；104

DCD FLASH_IRQHandler ；105

DCD RCC_IRQHandler ；106

DCD EXTI0_IRQHandler ；107

DCD EXTI1_IRQHandler ；108

DCD EXTI2_IRQHandler ；109

DCD EXTI3_IRQHandler ；110

DCD EXTI4_IRQHandler ；111

DCD DMA1_Channel1_IRQHandler ；112

DCD DMA1_Channel2_IRQHandler ；113

DCD DMA1_Channel3_IRQHandler ；114

DCD DMA1_Channel4_IRQHandler ；115

DCD DMA1_Channel5_IRQHandler ；116

DCD DMA1_Channel6_IRQHandler ；117

DCD DMA1_Channel7_IRQHandler ；118

DCD ADC1_2_IRQHandler ；119

DCD USB_HP_CAN_TX_IRQHandler ；120

DCD USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler ；121

DCD CAN_RX1_IRQHandler ；122

DCD CAN_SCE_IRQHandler ；123

DCD EXTI9_5_IRQHandler ；124

DCD TIM1_BRK_IRQHandler ；125

DCD TIM1_UP_IRQHandler ；126

DCD TIM1_TRG_COM_IRQHandler ；127

DCD TIM1_CC_IRQHandler ；128

DCD TIM2_IRQHandler ；129

DCD TIM3_IRQHandler ；130

DCD TIM4_IRQHandler ；131

DCD I2C1_EV_IRQHandler ；132

DCD I2C1_ER_IRQHandler ；133

DCD I2C2_EV_IRQHandler ；134

DCD I2C2_ER_IRQHandler ；135

DCD SPI1_IRQHandler ；136

DCD SPI2_IRQHandler ；137

DCD USART1_IRQHandler ；138

DCD USART2_IRQHandler ；139

DCD USART3_IRQHandler ；140

DCD EXTI15_10_IRQHandler ；141

DCD RTCAlarm_IRQHandler ；142

DCD USBWakeUp_IRQHandler ；143

DCD TIM8_BRK_IRQHandler ；144

DCD TIM8_UP_IRQHandler ；145

DCD TIM8_TRG_COM_IRQHandler ；146

DCD TIM8_CC_IRQHandler ；147

DCD ADC3_IRQHandler ；148

DCD FSMC_IRQHandler ；149

DCD SDIO_IRQHandler ；150

DCD TIM5_IRQHandler ；151

DCD SPI3_IRQHandler ；152

DCD UART4_IRQHandler ；153

DCD UART5_IRQHandler ；154

DCD TIM6_IRQHandler ；155

DCD TIM7_IRQHandler ；156

DCD DMA2_Channel1_IRQHandler ；157

DCD DMA2_Channel2_IRQHandler ；158

DCD DMA2_Channel3_IRQHandler ；159

DCD DMA2_Channel4_5_IRQHandler ；160

AREA |.text|, CODE, READONLY ；161

Reset_Handler PROC ；162

EXPORT Reset_Handler ；163

IF DATA_IN_ExtSRAM == 1 ；164

LDR R0,= 0x00000114 ；165

LDR R1,= 0x40021014 ；166

STR R0,[R1] ；167

LDR R0,= 0x000001E0 ；168

LDR R1,= 0x40021018 ；169

STR R0,[R1] ；170

LDR R0,= 0x44BB44BB ；171

LDR R1,= 0x40011400 ；172

STR R0,[R1] ；173

LDR R0,= 0xBBBBBBBB ；174

LDR R1,= 0x40011404 ；175

STR R0,[R1] ；176

LDR R0,= 0xB44444BB ；177

LDR R1,= 0x40011800 ；178

STR R0,[R1] ；179

LDR R0,= 0xBBBBBBBB ；180

LDR R1,= 0x40011804 ；181

STR R0,[R1] ；182

LDR R0,= 0x44BBBBBB ；183

LDR R1,= 0x40011C00 ；184

STR R0,[R1] ；185

LDR R0,= 0xBBBB4444 ；186

LDR R1,= 0x40011C04 ；187

STR R0,[R1] ；188

LDR R0,= 0x44BBBBBB ；189

LDR R1,= 0x40012000 ；190

STR R0,[R1] ；191

LDR R0,= 0x44444B44 ；192

LDR R1,= 0x40012004 ；193

STR R0,[R1] ；194

LDR R0,= 0x00001011 ；195

LDR R1,= 0xA0000010 ；196

STR R0,[R1] ；197

LDR R0,= 0x00000200 ；198

LDR R1,= 0xA0000014 ；199

STR R0,[R1] ；200

ENDIF ；201

IMPORT __main ；202

LDR R0, =__main ；203

BX R0 ；204

ENDP ；205

ALIGN ；206

IF :DEF:__MICROLIB ；207

EXPORT __initial_sp ；208

EXPORT __heap_base ；209

EXPORT __heap_limit ；210

ELSE ；211

IMPORT __use_two_region_memory ；212

EXPORT __user_initial_stackheap ；213

__user_initial_stackheap ；214

LDR R0, = Heap_Mem ；215

LDR R1, = (Stack_Mem + Stack_Size) ；216

LDR R2, = (Heap_Mem + Heap_Size) ；217

LDR R3, = Stack_Mem ；218

BX LR ；219

ALIGN ；220

ENDIF ；221

END ；222

ENDIF ；223

END ；224

只看该作者 · 2021-12-30 14:59

如程序清单一，STM32的启动代码一共224行，使用了汇编语言编写，这其中的主要原因下文将会给出交代。现在从第一行开始分析：
 第1行：定义是否使用外部SRAM，为1则使用，为0则表示不使用。此语行若用C语言表达则等价于：
#define DATA_IN_ExtSRAM 0
 第2行：定义栈空间大小为0x00000400个字节，即1Kbyte。此语行亦等价于：
#define Stack_Size 0x00000400
 第3行：伪指令AREA，表示
 第4行：开辟一段大小为Stack_Size的内存空间作为栈。
 第5行：标号__initial_sp，表示栈空间顶地址。
 第6行：定义堆空间大小为0x00000400个字节，也为1Kbyte。
 第7行：伪指令AREA，表示
 第8行：标号__heap_base，表示堆空间起始地址。
 第9行：开辟一段大小为Heap_Size的内存空间作为堆。
 第10行：标号__heap_limit，表示堆空间结束地址。
 第11行：告诉编译器使用THUMB指令集。
 第12行：告诉编译器以8字节对齐。
 第13—81行：IMPORT指令，指示后续符号是在外部文件定义的（类似C语言中的全局变量声明），而下文可能会使用到这些符号。
 第82行：定义只读数据段，实际上是在CODE区（假设STM32从FLASH启动，则此中断向量表起始地址即为0x8000000）
 第83行：将标号__Vectors声明为全局标号，这样外部文件就可以使用这个标号。
 第84行：标号__Vectors，表示中断向量表入口地址。
 第85—160行：建立中断向量表。
 第161行：
 第162行：复位中断服务程序，PROC…ENDP结构表示程序的开始和结束。
 第163行：声明复位中断向量Reset_Handler为全局属性，这样外部文件就可以调用此复位中断服务。
 第164行：IF…ENDIF为预编译结构，判断是否使用外部SRAM，在第1行中已定义为“不使用”。
 第165—201行：此部分代码的作用是设置FSMC总线以支持SRAM，因不使用外部SRAM因此此部分代码不会被编译。
 第202行：声明__main标号。
 第203—204行：跳转__main地址执行。
 第207行：IF…ELSE…ENDIF结构，判断是否使用DEF:__MICROLIB（此处为不使用）。
 第208—210行：若使用DEF:__MICROLIB，则将__initial_sp，__heap_base，__heap_limit亦即栈顶地址，堆始末地址赋予全局属性，使外部程序可以使用。
 第212行：定义全局标号__use_two_region_memory。
 第213行：声明全局标号__user_initial_stackheap，这样外程序也可调用此标号。
 第214行：标号__user_initial_stackheap，表示用户堆栈初始化程序入口。
 第215—218行：分别保存栈顶指针和栈大小，堆始地址和堆大小至R0，R1，R2，R3寄存器。
 第224行：程序完毕。

只看该作者 · 2021-12-30 16:02

以上便是STM32的启动代码的完整解析，接下来对几个小地方做解释：
1、 AREA指令：伪指令，用于定义代码段或数据段，后跟属性标号。其中比较重要的一个标号为“READONLY”或者“READWRITE”，其中“READONLY”表示该段为只读属性，联系到STM32的内部存储介质，可知具有只读属性的段保存于FLASH区，即0x8000000地址后。而“READONLY”表示该段为“可读写”属性，可知“可读写”段保存于SRAM区，即0x2000000地址后。由此可以从第3、7行代码知道，堆栈段位于SRAM空间。从第82行可知，中断向量表放置与FLASH区，而这也是整片启动代码中最先被放进FLASH区的数据。因此可以得到一条重要的信息：0x8000000地址存放的是栈顶地址__initial_sp，0x8000004地址存放的是复位中断向量Reset_Handler（STM32使用32位总线，因此存储空间为4字节对齐）。

只看该作者 · 2021-12-30 16:03

2、 DCD指令：作用是开辟一段空间，其意义等价于C语言中的地址符“&”。因此从第84行开始建立的中断向量表则类似于使用C语言定义了一个指针数组，其每一个成员都是一个函数指针，分别指向各个中断服务函数。