Stm32 Bootloader整理

一．基本概念

1.IAP

IAP是In Application Programming的首字母缩写，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，目的是为了在产品发布后可以方便地通过预留的通信口对产品中的固件程序进行更新升级。

通常在用户需要实现IAP功能时，即用户程序运行中作自身的更新操作，需要在设计固件程序时编写两个项目代码，第一个项目程序不执行正常的功能操作，而只是通过某种通信管道(如USB、USART)接收程序或数据，执行对第二部分代码的更新；第二个项目代码才是真正的功能代码。

2.Bootloader

在上述IAP的概念中，bootloader就是其第一个项目程序。bootloader主要实现的功能:从串口、USB等媒介接收数据；存储和搬运数据;程序跳转等功能。

3.App程序

对IAP概念中，对第二个项目代码的一种称呼。

4.Ymodem

YModem协议是由XModem协议演变而来的，每包数据可以达到1024字节，是一个非常高效的文件传输协议。

Ymodem一帧数据的结构

第一字节

第二字节

第三字节

Data[0..128]/

Data[0..1027]

倒数第二字节

最后一个字节

SOH/STX

编号

编号反码

有效数据区

CRC校验高位

CRC校验低位

图1. Ymodem一帧数据的结构

解释：

第一字节：1.为SOH，有效数据包大小为128字节；

2.为STX，有效数据包大小为1024字节。

第二字节：数据包的编号，第一帧数据，编号为00。

第三字节：数据包编号的反码，第一帧数据，为FF。

有效数据区：根据第一个字节的内容，有效数据区大小为128字节或1024字节。

倒数第二个字节：CRC校验高位。

最后一个字节：CRC校验低位。

注：参加CRC校验的只有有效数据区。

第一帧数据结构：

SOH 00 FF Foo.cNUL[123] CRC(high) CRC(low)

其中：Foo.c为传输文件的文件名；有效数据区的剩余字节用0补足。（就是’’）.

在超级终端中，在文件名后，还有文件大小的信息。结构为：

SOH00FFFoo.c’’+文件字节数+’’+’0’…CRC(high) CRC(low),字节数后为空格。

第二帧，有效数据区内存放的是正式的数据。

Ymodem通信协议：略。

二．Smt32-bootloader设计思路

本bootloader的主要作用是，通过串口进行程序的升级。

1.Nand flash分区情况

图2.自定义flash分区情况

2.大致流程

板子开机后，由用户触发进入程序更新界面。

a.通过串口接收上位机发送的bin文件，并存储在分区C。

b.接收完bin文件后，将分区C中的bin文件搬运到分区B，并将搬运的状态保存在分区D。

c.bin文件全部搬运到分区B后，重置中断向量表，并实现程序跳转。

d.如果在步骤b，搬运代码的过程中，出现意外状况，导致搬运中断，则在下次开机后，会再次重新搬运，直到搬运成功。

三．具体实现

3.1各类设置

1.定义芯片flash大小

方法a.在FlashàConfigure flash tools…àC/C++-àDefine中定义宏，

比如STM32F10X_HD(stm32单片机的内置flash为大容量)

方法b.在stm32f10x.h文件中，

#if !defined (STM32F10X_LD) && !defined (STM32F10X_LD_VL) && !defined (STM32F10X_MD) && !defined (STM32F10X_MD_VL) && !defined (STM32F10X_HD) && !defined (STM32F10X_HD_VL) && !defined (STM32F10X_XL) && !defined (STM32F10X_CL)

#define STM32F10X_HD/*!< STM32F10X_MD: STM32 Medium density devices */

#endif

设置红色的宏。

使用方法a和方法b都可以设置。选择不同的宏，则内嵌的nand flash的总大小及每页的大小是不一样的。并且对于内嵌的nand flash，其擦除是以页为单位的，而不是块。

图3.片内flash大小与宏定义的关系

2.设置程序下载的地址

1.在FlashàConfigure flash tools…àTarget中，

设置IROM1的Start和Size。

2.system_stm32f10x.c文件中，

#define VECT_TAB_OFFSET 0x00000设置中断向量表的偏移地址。(以flash的起始地址为基准)

所以bootloader程序和app程序的这两个设置都是不一样的。

3.2程序跳转实现

typedef void (*iapfun)(void);

iapfun jump2app;

__asm void MSR_MSP(u32 addr)

{

MSR MSP, r0 //set Main Stack value

BX r14

}

voidCloseIQHard(void)

{

GPIO_DeInit(GPIOA);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, DISABLE); //关使能PA端口时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,DISABLE); //关辅助时能时钟

__disable_irq(); //关闭总中断

//关中断

}

void BootloaderJump2App(uint32_t appxaddr)

{

BSPClose();

CloseIQHard();

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.

}

}

在void BootloaderJump2App(uint32_t appxaddr),其中appxaddr为需要跳转到的flash地址。

因为在跳转程序中，将总中断关闭，所以在应用程序中，要将总中断打开。

3.3.程序流程

图4.程序流程图

注：串口下载的具体流程：

串口接收文件使用Ymodem协议。使用串口