STM32F4 IAP升级 Bootloader程序+上位机下载程序源码

发布时间：2024年01月05日

一、硬件设计

????????升级下载程序采用外部硬件触发的方式。

????????PB-20M4硬件板预留一个IO口处理代码下载及更新的功能。

????????功能简介：开机前若将 PB4接口与GND用杜邦线（改进硬件后可用跳帽）短接， LED6闪烁状态，即可进入固件下载功能程序，然后等待串口输入接收APP程序（.bin文件，生成方法见后面说明、分段接收每包2K数据，进行CRC校验），在接收完APP程序包后，断开PB4与地线的连接即可进入用户程序。

????????用到的资源：

????????

? ?? ???指示灯DS6
? ?? ???一根短接线，优化硬件后?可用跳帽
? ?? ???串口(共地)

图一??硬件指示图

图二??串口连接

二、软件设计

总共涉及三部分代码：1、Bootloader；2、Flash App；3、上位机程序

1.Bootloader；

????????主函数进行任务判断，以及IAP更新和跳转等各项操作。串口中断中运行数据处理，数据检测，与上位机及握手校验等任务。Bootloader大小仅16K左右。

2、Flash App；

????????需要下载的程序，设置flash起始地址偏移量，由bootloader串口中断中写到flash中去。在初始化的时候执行跳转，运行该代码程序。

3、上位机发送校验程序

????????协议如下：? ?? ?? ?? ?

/*---------------------------------------------------------------------

protocol-----|#|remainSend|#|length|data[]|CRC_check

---------------------------------------------------------------------*/? ?? ?? ?? ?

????????IAP不是一下子把所有BIN文件都接收过来写入FLASH,而是根据自己硬件的RAM空间，把BIN文件分成若干包，如每1K，2K等传送一次，传送当中加上帧头，帧尾，CRC，及总共多少包，及这是第几包等信息封装好的数据包，每接收一包写相应FLASH,下一包对应的FLASH地址++，如此完成固件更新。

三、上位机设计

????????打开应用程序IAP_Download_USART\IAP_Download_USART\obj\Debug中exe文件。

或直接打开附件中IAP_Download_USART.exe应用程序

????????运行界面

????????烧录过程：

????????

开发环境如下：

VS2013上用Ｃ＃设计的简单的串口应用程序，基于.net4.5。

?主要代码：

四、IAP说明

?????????IAP（In Application Programming）即应用编程，IAP是用户自己的程序在运行过程中对User Flash的部分区域进行烧写，后期可以方便的通过预留通信口对产品进行更新升级。在实现IAP功能时，需要在设计固件程序时编写两个项目的代码，第一个项目程序（bootloader程序）不执行正常的功能操作，而是只通过某种通信方式接收程序和数据，执行对第二部分代码的更新；第二个项目代码是功能代码（APP程序）。这两部分项目代码都同时烧录在User Flash中，在芯片上电后，首先执行第一个项目的代码，进行如下操作：

? ?? ?检查是否需要对第二部分代码进行更新
? ?? ?如果不需要更新，则运行第二部分代码
? ?? ?若需要更新，执行更新操
? ?? ?更新完成，执行第二部分代码

????????Bootloader代码必须通过其他手段，如JTAG或ISP烧录；第二部分代码使用Bootloader程序IAP功能烧录，也可以通过JTAG烧录，以后需要更新时可以通过IAP代码进行烧录。

两部分代码存放在flash不同的地址位置，从最低地址区开始存放Bootloader，在其后指定位置存放APP程序。

????????STM32F4的内部闪存（flash）地址起始于0x08000000,一般情况下，程序文就从此地址开始写入。此外STM32是基于Cortex-M4 内核的微控制器，其内部通过一张“中断向量表”来响应中断，程序启动后，将首先从“中断向量表”取出复位中断向量执行复位中断程序完成启动，而这张“中断向量表”的起始地址是0x08000004，当中断来临，STM32F4 的内部硬件机制亦会自动将PC 指针定位到“中断向量表”处，并根据中断源取出对应的中断向量执行中断服务程序。

IAP程序满足的要求：

? ?新程序必须在IAP程序之后的某个偏移量为x?的地址开始；
? ?必须将新程序的中断向量表相应的移动，移动的偏移量为x；

????????1.程序起始地址设置方法

????????打开pbdr_v110工程，点击Options for Target /Target选项卡，如图所示：

????????默认条件下，图中IROM1的起始地址（Start）一般为0x08000000,大小1M（Size）为0x100000。而我们设置APP程序起始地址为0X08010000，即偏移量为0x10000(64K字节)，留给用户flash空间（size）是1024k-64k=960K。偏移量是定义留给bootloader程序的地址空间大小。发布者可以定义bootloader空间的大小这里我定义的是64K，偏移量为0x200的倍数即可。（本设计的bootloader只有16K左右），这里留有余量，方便bootloader以后的升级修改。

????????1.中断向量表的偏移设置方法

??????????? 在pbdr_v110版本中在mian.c中设置如下：

????????MDK编译默认生成.hex文件，而升级程序需要生成.bin文件。MDK自带的格式转换工具fromelf.exe，来实现.axf文件到.bin文件的转换。该工具在MDK的安装目录\ARM\BIN40文件夹下。通过下一步设置，可以在MDK编译成功之后，调用fromelf.exe (注意，MDK的安装路径，我的路径D:\Keil_v5\ARM\ARMCC\bin)，根据当前工程pbdr.axf，生成一个pbdr.bin文件。存放在OBJ文件夹下。在得到.bin文件后，我们只需要将这个bin文件通过串口传送给单片机，即可执行代码的下载以及升级。

五、下载验证

????????将JTDO(PB4)与GND短接，上电后，LED灯D6开始闪烁，说明进入下载更新状态。

????????通过TTL转usb连上电脑端串口，打开IAP更新软件（打开应用程序IAP_Download_USART\IAP_Download_USART\obj\Debug文件夹中IAP_Download_USART.exe文件或直接打开附件中IAP_Download_USART.exe应用程序），打开串口即可选则发送BIN文件进行代码下载。

关闭下载窗口，断开短接线即可运行更新后的程序。

stm32 IAP Bootloader V1.4源码：

/*--------------------------------------------------------------------------------------
@file:    IAP_Serial
@version: V1.0
@author:  Shanwu.5_W && Potter_lv
@Introduction : Unlock flash   load_app from serial 
--------------------------------------------------------------------------------------*/
#include "sys.h"
#include "delay.h"  
#include "usart.h"   
#include "led.h"  
#include "stmflash.h" 
#include "iap.h"  

void Button_Switch_DFU_Init(void)    //按键升级初始化
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}
#define  GET_BUTTON_STATE   GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_3)

int main(void)
{ 
        u8 t;
        
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
        delay_init(168);  //初始化延时函数
        uart_init(115200);                //初始化串口波特率为115200
        
        LED_Init();                                        //初始化LED 
        Button_Switch_DFU_Init();                //初始化跳转APP程序接口
        
        while(1)
        {
                        t++;
                        delay_ms(10);
                        if(t==30)
                        {
                                LED0=!LED0;                  //D6闪烁 等待更新状态
                                t=0;
                        }                        
                        if(GET_BUTTON_STATE != 0x00)        //悬空进入更新进程
                        {                                        
                                if(((*(vu32*)(FLASH_APP1_ADDR+4))&0xFF000000)==0x08000000)   //判断是否为0X08XXXXXX.
                                {         
                                        USART_Cmd(USART2, DISABLE);                                //失能串口2 ，防止跳转到App程序时死机                                        
                                        iap_load_app(FLASH_APP1_ADDR);                             //执行FLASH APP代码                
                                }else 
                                {
                                        printf("非FLASH应用程序,无法执行!\r\n");           
                                }
                        }
                }                        
}