STM32F4单片机bootloader及在线升级IAP基本原理

只看该作者 · 2023-9-30 23:54

原厂BootLoader在0x1fff 0000 - 0x1fff 77ff的stm32内部存储器内，大小为30K。通过boot引脚设置 boot0= 1；boot1= 0即可进入。

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STM32F407支持串口、can、USB进行自举升级程序。具体升级协议可自行参考stm32F407中文参考手册。原厂bootloader与flash的组合构成一种基本的升级模式，但会覆盖源程序。

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自定义BootLoader
此部分位于用户操作的flash区域，定义为执行用户逻辑程序APP前的一段引导。

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这部分可以引导具体执行从flash中哪个地址开始的程序。但基本流程是烧写两短代码BootLoader段和APP段。

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跳转代码很简单，执行一个函数即可，如下：

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iapfun jump2app; //定义函数指针
//跳转到应用程序段
//appxaddr:用户代码起始地址.
void iap_load_app(u32 appxaddr)
{
if(((*(vu32*)appxaddr)&0x2FFE0000)==0x20000000) //检查栈顶地址是否合法.
{
jump2app=(iapfun)*(vu32*)(appxaddr+4); //用户代码区第二个字为程序开始地址(复位地址)
MSR_MSP(*(vu32*)appxaddr); //初始化APP堆栈指针(用户代码区的第一个字用于存放栈顶地址)
jump2app(); //跳转到APP.
}
}

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总的来说是两个操作，一个是将复位函数地址赋值给函数指针，设置堆栈栈顶的地址，第二个是执行函数指针指向的复位函数的地址。
flash源码文件的正确执行就是要正确设置PC和堆栈指针。PC指针指向当前运行的函数，如复位函数；主堆栈指针MSP与函数的嵌套有关，没有这个函数之间的嵌套跳转无法实现。

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具体使用可以这样，根据不同标志位跳转不同flash区域的代码，起到了一个引导加载不同程序的作用。

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switch (Flag_Table.ull_updaterun_flag)
{
case 0x00000011://跳转APP1
{
if(((*(vu32*)(STM32_FLASH_APP1_BASE+4))&0xFF000000)==0x08000000)//判断是否为Flash区域
{
if(Flag_Table.ull_vetofflen!=0x20000)
{
Flag_Table.ull_vetofflen =0x20000;//写入APP1的向量表偏移长度
WriteFlagTable(&Flag_Table);//将标志位的表写入
}
iap_load_app(STM32_FLASH_APP1_BASE);//程序跳转
}

}
break;
case 0x00000022://跳转APP2
{
if(((*(vu32*)(STM32_FLASH_APP2_BASE+4))&0xFF000000)==0x08000000)//判断是否为Flash区域
{
if(Flag_Table.ull_vetofflen!=0x40000)
{
Flag_Table.ull_vetofflen =0x40000;//写入APP1的向量表偏移长度
WriteFlagTable(&Flag_Table);//将标志位的表写入
}
iap_load_app(STM32_FLASH_APP2_BASE);//程序跳转
}

}
break;
default://默认在当前BootLoader中
break;
}

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iap升级
单片机程序的烧录除了使用烧写器下载(ICP)和原厂BootLoader通过串口等外设烧录(ISP)外便是在源程序正常运行的过程中进行修改内部FLASH进行升级操作(IAP)，如果对接IAP的外设是无线网模块则可实现远程空中升级(OTA)。

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IAP升级意味着需要在程序运行过程中进行升级跳转，无需操作boot引脚，实现更加自由灵活的升级方式。

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基本原理
IAP升级的基本原理就是流程图的后半段，通过BootLoader确定是否升级，升级的话去读写flash将代码写进入，不升级就跳转运行正常逻辑代码。

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升级模式
升级模式大致分为以下几种更多的均在此基础上进行的演变。

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原厂bootloader+app

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此部分常用的名字叫做ISP自举下载。常规项操作，使用不方便需要操作外部boot的电平高低，基本不推荐。

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、自定义bootloader+app