STM32 IAP BootLoader总结（C#上位机+单片机程序）

只看该作者 · 2023-8-27 16:40

Demo下载地址：https://download.csdn.net/download/weixin_38222172/12048285
本文章原创，不讲解代码，只帮助梳理思绪，帮助理解demo程序。

一、首先要清楚什么是IAP？摘抄一段话，大家感受一下

   ISP：In System Programming （在系统中编程），通过芯片专用的串行编程接口对其内部的程序存储器进行擦写。

   IAP：In Application Programming（在应用中编程)，通过调用特定的bootloader程序，对程序存储器的指定段进行读/写操作，从而实现对目标板的程序的修改。

      简单来说ISP就是平时我们用JLINK之类的下载器通过专门的SWD接口来下载程序，IAP就是通过调用bootloader来充当下载器的功能实现更新程序的作用。

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bootloader是IAP不可缺少的，它存在于用户APP程序（即我们真正具有实现某种功能的单片机程序）之前，单片机一上电后执行的程序。本质上bootloader的也是一个完整的程序，有main函数，中断向量表，栈顶指针，它可以检查有没有新的固件，如果有，则将新的固件的数据写入到我们指定的flash地址中，之后跳到新的程序中去就OK了。下图为bootloader和APP存储于flash中的位置。

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二、根据上述实现IAP的过程，有四个问题，程序从哪里来，何时更新，如何更新，更新完成后呢？下面就这四点，简单阐述。

程序从哪里来
我的实验是基于上位机，下位机是STM32F103RCT6的，通过PC的串口发送数据来升级下位机单片机程序。上位机用的是C#，通过调用函数读取bin文件（STM32如何生成bin文件参考最下面资料或自行百度），并保存在缓存中，等待传输。

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什么时候更新
当然是收到指令的时候，指令从哪里下达？上位机软件通过PC串口下发给单片机。可以想象，当我们单击上位机下载按钮，就是让上位机下发了指令传给了单片机，单片机收到指令反馈给上位机（这个过程就叫“握手”）。然后开始执行更新程序。我定义的握手协议是上位机下发字符串“AABBCC”，当单片机接收后判断一致后反馈给上位机字符串“DDEEFF”，此时表示握手成功，准备更新。

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如何更新
更新的过程无非是把旧的程序擦除，把新的程序写入进单片机。如何擦除flash，如何写入flash并不难，demo程序里有说明，重要的是这个过程需要上位机PC与下位机单片机之间定义一个协议。有了协议我们就能知道上位机何时下发的数据开始存入、何时下发的数据表示完成、一次发送了多少数据、还有多少数据没有传输完、收发数据是否一致等等。demo程序中每次下发 2k Byte 数据，每次校验一致再下发数据，否则重新发送。具体内容参见demo程序。

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包头表示一帧数据的开始，当单片机收到0x5A时开始缓存上位机下发的数据，当单片机收到包尾0xAA表示上位机下发完一帧数据，当单片机收到包尾0xF5,0x5F两个字节表示上位机下发完最后一帧数据。

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帧协议如下：

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更新完成后
前面说过了，bootloader程序是存在于用户APP程序之前的，所以更新过后，我们需要跳转到用户APP程序中。具体如何跳转参见最下方参考资料或者我的demo程序里。

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三、需要注意的点

1、keil工程设置

需要准备两个工程，一个为bootloader，一个为APP。bootloader通过ISP下载，APP编译生成bin文件通过IAP下载。实验中将flash分了几个区域，bootloader存储于0x08000000地址处，分配的大小为0x5000字节，用户APP存储于0x08005000处，分配大小为0x30000个字节。预留的容量多少根据单片机flash及程序大小而定，比如我选用的为STM32F103RCT5, flash大小为256KB = 256*1024 = 0x40000，我把前0x0~0x4FFF用于存储bootloader,0x5000~0x34FFF用于存储APP，其它为预留。

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bootloader工程文件设置如下

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APP工程文件设置如下

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2、中断向量偏移地址

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理解了STM32它的运行流程就能明白为什么设置它。STM32F1中存在一个中断向量表，它存放在代码起始后4个字节处(即0x08000004)，代码开始的4个字节存放的是堆栈栈顶地址，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，再跳到相应的中断服务程序中执行。

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流程：上电后从0x08000004处取出复位中断向量的地址，再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)。在执行main函数的过程中如果发生中断，则强制将PC指针指回中断向量表处(标号③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④所示)，执行完中断函数后再返回到main函数中来(标号⑤所示)。