STM32在线IAP升级相关知识详解

只看该作者 · 2024-4-9 20:00

本文主要讲解在线升级IAP的基础知识, 主要是针对IAP 从原理分析, 分区划分, 到代码编写和实验验证等过程阐述这一过程. 帮助大家加深对在线升级的认识.

什么是BootLoader?
BootLoader可以理解成是引导程序, 它的作用是启动正式的App应用程序. 换言之, BootLoader是一个程序, App也是一个程序,  BootLoader程序是用于启动App程序的.

STM32中的程序在哪儿?
正常情况下, 我们写的程序都是放在STM32片内Flash中(暂不考虑外扩Flash). 我们写的代码最终会变成二进制文件, 放进Flash中感兴趣的话可以在KEIL>>>Debug>>>Memory中查看,右边Memory窗口存储的就是代码：

进行分区
既然我们写的程序都会变成二进制文件存放到Flash中, 那么我们就可以进一步对我们程序进行分区. 我使用的是F103RB-NUCLEO开发板,他的Flash一共128页, 每页1K.见下图:

以它为例, 我将它分为三个区.BootLoader区、 App1区、 App2区(备份区)具体划分如下图:
BootLoader区存放启动代码
App1区存放应用代码
App2区存放暂存的升级代码

总体流程图
先执行BootLoader程序, 先去检查APP2区有没有程序, 如果有就将App2区(备份区)的程序拷贝到App1区, 然后再跳转去执行App1的程序.
然后执行App1程序, 因为BootLoader和App1这两个程序的向量表不一样, 所以跳转到App1之后第一步是先去更改程序的向量表. 然后再去执行其他的应用程序.
在应用程序里面会加入程序升级的部分, 这部分主要工作是拿到升级程序, 然后将他们放到App2区(备份区), 以便下次启动的时候通过BootLoader更新App1的程序. 流程图如下图所示:

2. BootLoader的编写
本节主要讲解在线升级(OTA)的BooLoader的编写，我将以我例程的BootLoader为例, 讲解BootLoader(文末会提供免费的代码下载链接)，其他的大体上原理都差不多。

流程图分析
以我例程的BootLoader为例：
我将App2区的最后一个字节(0x0801FFFC)用来表示App2区是否有升级程序, STM32在擦除之后Flash的数据存放的都是0xFFFFFFFF, 如果有, 我们将这个地址存放0xAAAAAAAA. 具体的流程图见下图所示：

程序编写和分析
所需STM32的资源有:

发送USART数据和printf重定向

Flash的读写

程序跳转指令,可以参考如下代码:

1/* 采用汇编设置栈的值 */
2__asm void MSR_MSP (uint32_t ulAddr)
3{
4 MSR MSP, r0 //设置Main Stack的值
5 BX r14
6}
7
8
9/* 程序跳转函数 */
10typedef void (*Jump_Fun)(void);
11void IAP_ExecuteApp (uint32_t App_Addr)
12{
13  Jump_Fun JumpToApp;
14
15  if ( ( ( * ( __IO uint32_t * ) App_Addr ) & 0x2FFE0000 ) == 0X20000000 )  //检查栈顶地址是否合法.
16  {
17 JumpToApp = (Jump_Fun) * ( __IO uint32_t *)(App_Addr + 4);  //用户代码区第二个字为程序开始地址(复位地址)
18 MSR_MSP( * ( __IO uint32_t * ) App_Addr );                //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)
19 JumpToApp();                                              //跳转到APP.
20  }
21}