单片机程序烧录方式知多少？

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说起给单片机烧录程序，大家应该都不陌生，我最早接触单片机是从51单片机开始的，型号是STC89C52RC，当时烧录程序就是用的下面这种烧录软件——STC-ISP。

这种方式，通过串口连接单片机，选择一个合适的波特率就可以烧录了。

后来学习STM32，编程时使用KEIL软件自带的下载按钮就能下载程序，方便了不少，但需要额外使用J-Link等下载器。

再后来，接触到产品研发，给已经发布出的产品升级，都是要靠远程无线升级的（想想看，产品已经到客户那里了，当软件需要升级时，要是还使用有线的方式烧录程序，得有多麻烦）

既然给单片机烧录程序的方式有多种，那烧录方式具体怎么分类呢？

可以分为3种：

ISP（In-System Programming）

在系统编程，使用引导程序（Bootloader）加上外围UART/SPI等接口进行烧录。
ICP （In-circuit programmer）

在电路编程，使用SWD/JTAG接口。
IAP（In-Application Programming）

指MCU可以在系统中获取新代码并对自己重新编程，即用程序来改变程序。

这3种烧录方式的原理是什么呢？在分析原理之前，需要先了解一下单片机Flash的访问地址，看看程序是烧录到哪个位置了。

单片机Flash在地址映射表中位置下图是一张STM32F4xx的地址映射表，从0x0000 0000到0xFFFF FFFF，总计4Gbyte。单片机的片上Flash、片上RAM、片上外设以及外部扩展接口的访问地址，都被映射到这4Gbyte的范围之内。

这张图中，我们需要先注意下半部分

Main memory 主存储区

通常，我们编写的代码，是放到主存储区的起始位置（0x0800 0000）开始运行的，烧录程序时，直接将程序烧录到这里即可（KEIL软件给STM32烧录程序的默认烧写地址就是0x0800 0000开始）

System memory系统存储区

System memory（起始位置0x1FFF 0000）是STM32在出厂时，由ST在这个区域内部预置了一段BootLoader，也就是我们常说的ISP程序，这是一块ROM，出厂后无法修改。

了解了程序的具体地址，还要看一下单片机的启动方式：

启动方式选择 STM32有两个BOOT引脚，通过配置不同的高低电平，可以让单片机从不同的地址开始运行。

BOOT0=0, BOOT1任意

通常我们是在Main memory 主存储区（0x0800 0000）运行程序，BOOT0引脚拉低即可。

这种情况，KEIL软件给STM32烧录程序，就是直接在这个地址烧录，烧录完，直接在这个地址处运行。

BOOT0=1,BOOT1=0

这种情况就用在使用串口方式给STM32烧录程序，这时单片机从系统存储器（0x1FFF 0000）启动，运行的是出厂预置的BootLoader程序，可以接收串口发来的程序，并将其写入Main memory（0x0800 0000），程序烧录完成后，再将BOOT0引脚拉低，Main memory（0x0800 0000）处运行刚烧录的代码了。

BOOT0=1,BOOT1=1

这种情况是从内存中启动，内置SRAM（也就是STM32的内存中），既然是SRAM，自然也就没有程序存储的能力了，这个模式一般用于程序调试。目前我还没用过这种方式，大家平时用这种方式的多么？

BOOT0	BOOT1	启动方式	说明
0	×	主闪存存储器	主闪存存储器被选为启动区域
1	0	系统存储器	系统存储器被选为启动区域
1	1	内置SRAM	内置SRAM被选为启动区域

有了上面的了解，再来看一下ISP、ICP和IAP

ISP（串口烧录）特点：

BOOT0 = 1，BOOT1 = 0
启动地址：0x1FFF0000
使用串口下载程序
系统存储器(System memory)启动方式运行内置的Bootloader，将程序写入主存储区
重启后，需要再将BOOT0拉低，从主存储区启动程序

下图是ISP方式的烧录，使用FlyMcu这个软件，通过串口给STM32烧录程序

ICP（JTAG口烧录）特点：

BOOT0 = 0，BOOT1 = x
启动地址：0x08000000
使用JTAG或者SWD模式下载程序
主闪存存储器(Flash memory)启动方式，将程序在主存储区写入
重启后也直接从这启动程序

下图是ICP方式的烧录，使用JFlash软件或KEIL，通过J-Link给STM32烧录程序

KEIL软件的默认下载地址，就是从0x0800 0000 开始的。

IAP（升级/跳转程序）

IAP的原理与上面两种有较大区别，这种方式将主存储区又分成了两个区域（根据实际需要由开发者自行分配），0800 0000起始处的这部分，存储一个开发者自己设计的Bootloader程序，另一部分存储真正需要运行的APP程序。

单片机的Bootloader程序，其主要作用就是给单片机升级。在单片机启动时，首先从Bootloader程序启动，一般情况不需要升级，就会立即从Bootloader程序跳转到存储区另一部分的APP程序开始运行。

假如Bootloader程序时，需要进行升级（比如APP程序运行时，接收到升级指令，可以在flash中的特定位置设置一个标志，然后触发重启，重启后进入Bootloader程序，Bootloader程序根据标志位就能判断是否需要升级），则会通过某种方式（比如通过WIFI接收升级包，或借助另一块单片机接收升级包，Bootloader再通过串口或SPI等方式从另一块单片机获取升级包数据）先将接收到的程序写入存储区中存储APP程序的那个位置，写入完成后再跳转到该位置，即实现了程序的升级

End