stm32 IAP 程序編寫心得

• • 前言
  • IAP簡(jiǎn)介及原理
  • IAP設(shè)計(jì)過程
  • 完整的IAP功能
  • 功能的實(shí)現(xiàn)與遇到的問題
  • 附錄：程序源碼

前言

大家好這里是小白，因?yàn)閷?shí)在受不了一些網(wǎng)上代碼和某些開發(fā)板例程的荼毒，決定開個(gè)blog吐槽一下學(xué)習(xí)和工作中踩過的一些雷和遇到的一些坑。博主目前主要是做硬件和嵌入式設(shè)計(jì)的，主要使用的STM32F1XX和STM32F4XX并配合Inter的FPGA做一些程控和信號(hào)處理，具體行業(yè)就不多說了，有興趣可以點(diǎn)進(jìn)我的頭像看一哈，或者私信我交流一些設(shè)計(jì)心得。

IAP簡(jiǎn)介及原理

IAP是在線應(yīng)用編程（In Application Programming）的簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)單來說IAP的目的就是實(shí)現(xiàn)在線刷程序。在剛開始學(xué)習(xí)STM32的時(shí)候，我們只能通過J-LINK或者ST-LINK實(shí)現(xiàn)程序燒寫，隨著學(xué)習(xí)的深入，我們也可能會(huì)接觸到使用ST官方的BOOTLOADER GUI進(jìn)行程序下載，但是上述的這幾種方式在燒寫程序時(shí)要么需要使用特殊的下載工具，要么需要跳片改變STM32 boot0腳的狀態(tài)并使用專用的軟件，并不適合生產(chǎn)批量燒寫，因此就有了IAP這種下載方式。
IAP的原理在STM32資料手冊(cè)和很多博主都有介紹，有需要的朋友可以參考下面兩個(gè)資料：
STM32+IAP實(shí)現(xiàn)原理： https://blog.csdn.net/wzy15965343032/article/details/88545225.
正點(diǎn)原子STM32探索者開發(fā)板IAP： https://www.bilibili.com/video/BV1Rx411R75t?p=91.
理論上IAP可以實(shí)現(xiàn)包括USART,CAN,SPI,IIC等任意一種通訊方式實(shí)現(xiàn)在線編程。
廢話不多說直接說正題，由于工作需要，最近我也在編寫基于USART的IAP實(shí)現(xiàn)方案，參考了網(wǎng)上一些資料后總覺得不太理想，因此分享一下我在編寫IAP時(shí)遇到的一些問題以及解決方案。

IAP設(shè)計(jì)過程

目前我在網(wǎng)上找到兩個(gè)相關(guān)的IAP設(shè)計(jì)例程，都是基于ymodem協(xié)議的，一個(gè)就是正點(diǎn)原子的IAP串口實(shí)現(xiàn)方案，另一個(gè)不知道算不算官方的例程，看函數(shù)介紹寫的是MCD Application Team。
第一個(gè)例程我就不放了，大家可去正點(diǎn)原子官網(wǎng)下載。第二個(gè)例程采用的是超級(jí)終端控制的，但是需要上位機(jī)添加bin文件（這里我沒有找到相應(yīng)的上位機(jī)，理論上可以使用老司機(jī)常用的那個(gè)SSCOM42，只不過字符輸入需要手動(dòng)點(diǎn)擊發(fā)送），我會(huì)在文章末尾放上下載鏈接，大家可根據(jù)需求自行下載。
IAP設(shè)計(jì)過程本質(zhì)上就是編寫兩段（或多段）代碼，一段是IAP代碼，另一段是實(shí)際的APP應(yīng)用程序代碼，編寫完成后將IAP燒寫入STM32FLASH的最前端，再將APP應(yīng)用程序編譯后生成bin文件。然后將IAP程序燒錄至FLASH中，隨后根據(jù)需要將要使用的應(yīng)用程序的bin文件通過USART（通訊）的方式發(fā)送給單片機(jī)，并存入單片機(jī)的FLASH。注意這里的應(yīng)用程序存放要偏移一定的地址，偏移大小是設(shè)置的IAP程序的大小，否則會(huì)擦除掉IAP程序?qū)е绿D(zhuǎn)失敗或者IAP僅能使用一次。
比如我使用的是stm32f407單片機(jī)，該單片機(jī)一共12個(gè)SECTOR共1MB的FLASH存儲(chǔ)空間，我一般是這樣分配的，SECTOR 0用于存放IAP代碼，SECTOR 1-SECTOR 4用于存放APP應(yīng)用程序代碼（如果不夠可以往后擴(kuò)展），SECTOR5-SECTOR 10用于存放需掉電保存的系統(tǒng)參數(shù)，最后SECTOR11存放一些關(guān)鍵的系統(tǒng)標(biāo)志（這個(gè)后面會(huì)提到）。

APP應(yīng)用程序我這里使用原子的UCOSII的移植例程，通過點(diǎn)亮兩個(gè)LED燈檢查IAP程序是否燒錄進(jìn)去，APP應(yīng)用程序需要設(shè)置FLASH地址，并且需要設(shè)置APP應(yīng)用程序的中斷向量偏移。

最后再選擇MDK自帶的fromelf應(yīng)用程序(在KEIL的安裝路徑下面，點(diǎn)擊后面的小文件夾添加)，生成bin文件就可以使用上位機(jī)更新程序了。

這里注意 --bin - o…是手動(dòng)添加的，OBJ后面的文件名是你的項(xiàng)目output文件名。如我的項(xiàng)目output名稱是UCOS-1，所以我這里應(yīng)該填：
D:\Keil5\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe --bin -o …\OBJ\UCOS-1.bin …\OBJ\UCOS-1.axf
以上工作完成就可以使用上位機(jī)更新APP應(yīng)用程序了，首先將IAP程序燒錄進(jìn)單片機(jī)，打開串口助手，將你的電路板與電腦連接，選擇打開文件，將編譯好的bin文件添加，點(diǎn)擊發(fā)送文件，APP程序就寫入了相應(yīng)的FLASH中。

完整的IAP功能

以上就是IAP編程的完整過程，也是原子開發(fā)板例程中具有的功能，但是正當(dāng)我想測(cè)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題，原子的例程是通過按鍵實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)的，而我設(shè)計(jì)的電路板，沒有按鍵！！
然后我又看了看原子例程代碼，想了想我的需求，發(fā)現(xiàn)這離我想要的IAP代碼功能還差很多，于是我決定掏出我的陳年老代碼重構(gòu)一下改成IAP代碼。
相比于原子的開發(fā)歷程，我需要我的IAP程序具有以下幾個(gè)功能：
1.在IAP程序中，通過特定串口指令進(jìn)入IAP模式，然后再添加和發(fā)送APP應(yīng)用程序的bin文件，防止發(fā)送的數(shù)據(jù)，也被寫入FLASH。
2.可以實(shí)現(xiàn)APP應(yīng)用程序跳轉(zhuǎn)回IAP程序，實(shí)現(xiàn)程序的重新燒錄，這一點(diǎn)也是通過特定的串口指令來實(shí)現(xiàn)的。
3.上電判斷是否已有APP應(yīng)用程序，如果已有程序，自動(dòng)跳轉(zhuǎn)APP程序運(yùn)行。
4.由APP應(yīng)用程序跳轉(zhuǎn)回IAP后，IAP程序判斷本次運(yùn)行是重新上電還是由APP程序跳轉(zhuǎn)而來，如果是由APP跳轉(zhuǎn)而來，則用戶需要重新燒錄程序，先將已有的應(yīng)用程序自動(dòng)擦除，等待串口指令進(jìn)入IAP模式。
具備了以上功能，IAP程序才算完整。

功能的實(shí)現(xiàn)與遇到的問題

以上功能并不難實(shí)現(xiàn)，有興趣的朋友可以試著自己做一下，我這里來簡(jiǎn)單說一下我的做法。
1.首先針對(duì)第一點(diǎn)，設(shè)置一個(gè)串口指令標(biāo)志位，只有收到了特定的指令（此處我設(shè)置的是十六進(jìn)制A5 5A 31 42 0D），標(biāo)志位置位，才可以開始接收bin文件，否則無論收到什么都顯示指令錯(cuò)誤。

if(USART_RX_CNT) {if(RxDataCount == USART_RX_CNT) //串口沒有再收到新數(shù)據(jù){RxDataLength = USART_RX_CNT;if(RxCmdFlag == 0 && RxDataLength == 5) //接收IAP指令{if(USART_RX_BUF[0] == 0xA5 && USART_RX_BUF[1] == 0x5A && USART_RX_BUF[2] == 0x31 && USART_RX_BUF[3] == 0x42 && USART_RX_BUF[4] == 0x0D){RxCmdFlag = 1; //接收到更新APP代碼指令，標(biāo)志位置位RxDataLength = 0; //清空指令長(zhǎng)度，防止影響后面計(jì)算APP代碼大小printf("Ready to recieve app code,please add a binary file!\r\n"); //準(zhǔn)備好接收bin文件，等待用戶添加}else{CodeUpdateFlag = 0;AppCodeLength = 0;printf("Command Error!\r\n"); //未接收到IAP更新指令，其他任何串口發(fā)送數(shù)據(jù)都認(rèn)為指令錯(cuò)誤}}else if(RxCmdFlag == 1 && RxDataLength > 10)//接收IAP程序{CodeUpdateFlag = 1; //代碼更新標(biāo)志位置位，用于應(yīng)用程序代碼接收完成后寫FLASHRxCmdFlag = 0;AppCodeLength = USART_RX_CNT;printf("App code recieve complete!\r\n");printf("Code size:%dBytes\r\n",AppCodeLength);}else{RxDataLength = 0;printf("Not correct file or command!\r\n"); //如果代碼大小不足10Bytes，認(rèn)為沒有正確添加bin文件}RxDataCount = 0;USART_RX_CNT = 0;}else {RxDataCount = USART_RX_CNT;} }

2.這個(gè)部分需要重點(diǎn)注意一下，我在測(cè)試跳轉(zhuǎn)回IAP的時(shí)候，原本是在APP應(yīng)用程序其中一個(gè)LED_TASK中做了個(gè)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)10次之后自動(dòng)跳轉(zhuǎn)回IAP程序，到這里是沒有問題的，但當(dāng)我再次發(fā)送bin文件時(shí)就發(fā)生了問題。

void led0_task(void *pdata) {u8 count = 0;while(1){LED0=0;delay_ms(80);LED0=1;delay_ms(920);if(count > 10){count = 0;printf("跳轉(zhuǎn)回IAP程序!\r\n");delay_ms(10);iap_load_app(STM32_FLASH_BASE);}else{count ++;}} }

這里使用與IAP代碼里使用的iap_load_app()函數(shù)是可以跳轉(zhuǎn)回IAP代碼的，但是當(dāng)我再次發(fā)送應(yīng)用程序bin文件時(shí)，并沒有顯示跳轉(zhuǎn)APP程序，于是我掛了仿真器對(duì)IAP代碼進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)在我再次發(fā)送bin文件時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生了錯(cuò)誤進(jìn)入了死循環(huán)。

void HardFault_Handler(void) {/* Go to infinite loop when Hard Fault exception occurs */while (1){} }

這個(gè)問題我試了好久，也沒有發(fā)現(xiàn)明顯的邏輯錯(cuò)誤，就是找不到原因，于是我去網(wǎng)上查IAP的資料，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)都是IAP功能的介紹，沒有什么具體示例。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間查找，我終于看到了一篇文章，原來是我在跳轉(zhuǎn)回IAP程序之后沒有復(fù)位RCC時(shí)鐘和NVIC中斷，導(dǎo)致時(shí)鐘或中斷發(fā)生錯(cuò)亂。所以在跳轉(zhuǎn)回IAP程序后，配置時(shí)鐘之前要添加RCC_DeInit()函數(shù)，在配置中斷前要添加NVIC_DeInit ()，先將時(shí)鐘和中斷關(guān)閉之后再重新配置，當(dāng)然這里也可以使用stm32庫(kù)函數(shù)里面的系統(tǒng)復(fù)位函數(shù)來讓程序重新從頭開始運(yùn)行，我這里使用的就是這種方法（別問，問就是偷懶）。

if(Jump_IAP_FLAG){Jump_IAP_FLAG = 0;delay_ms(10);if(((*(vu32*)(STM32_FLASH_BASE + 4)) & 0xFF000000) == 0x08000000) //判斷代碼合法性{STMFLASH_Write(ADDR_CodeWriteFlag,IAPFlagBuf,2); //寫IAP跳轉(zhuǎn)標(biāo)志位delay_ms(100);printf("Start Running IAP code!\r\n");NVIC_SystemReset(); //注意此處跳轉(zhuǎn)不是使用iap_load_app，而是將系統(tǒng)復(fù)位}else {printf("IAP code is illegal!\r\n"); }}

3.解決了上述兩個(gè)問題，第三點(diǎn)和第四點(diǎn)就好實(shí)現(xiàn)了，正如前文所說，我在SECTOR11中的連續(xù)兩個(gè)地址存放了兩個(gè)標(biāo)志量。

#define ADDR_CodeWriteFlag ((u32)0x080E1000) //IAP程序更新標(biāo)志位存放地址，如果是0x55,說明已經(jīng)有應(yīng)用程序 #define ADDR_JumpToIAPFlag ((u32)0x080E1001) //IAP程序跳轉(zhuǎn)標(biāo)志位，如果是0x55,說明是從APP跳轉(zhuǎn)回IAP程序

在將bin文件寫入FLASH之后跳轉(zhuǎn)APP應(yīng)用程序之前，連續(xù)從ADDR_CodeWriteFlag地址連續(xù)寫入兩個(gè)標(biāo)志量0x55和0x00，跳轉(zhuǎn)之后如果系統(tǒng)復(fù)位或者重新上電，在運(yùn)行IAP程序時(shí)會(huì)首先讀取ADDR_CodeWriteFlag地址是否等于0x55，如果等于則直接跳轉(zhuǎn)APP程序運(yùn)行，如果不相等，等待用戶燒錄程序再繼續(xù)運(yùn)行。

JumpToAPPFlag = FLASH_ReadWord(ADDR_CodeWriteFlag); //讀取APP寫入標(biāo)志位，判斷是否已有程序 if(JumpToAPPFlag != 0x55) //判斷是否已有APP程序，如果已有，跳轉(zhuǎn)至APP程序運(yùn)行 {} else {printf("There is an app code!\r\n");printf("Start running app code!\r\n");delay_ms(10);IAP_Load_AppCode(FLASH_APPCODE_ADDR); //執(zhí)行FLASH APP代碼 }

同樣由APP跳轉(zhuǎn)回IAP之前，我會(huì)重新在上述地址連續(xù)寫入0x00和0x55，這樣跳轉(zhuǎn)回IAP之后既不會(huì)再跳轉(zhuǎn)回APP，也可以判定ADDR_JumpToIAPFlag位的值，如果該位等于0x55，說明是從APP程序跳轉(zhuǎn)回來的，因此會(huì)先擦除存放APP代碼的扇區(qū)，這里我是用的是SECTOR1-SECTOR4。

if(JumpToIAPFlag == 0x55) //判斷是否從APP程序跳轉(zhuǎn)回來,如果是擦除已有APP程序 {STMFLASH_Erase(); JumpToIAPFlag = 0x00; //清跳轉(zhuǎn)標(biāo)志位,防止不停擦除FLASH }

以上就是我IAP編寫的歷程和一些心得，希望對(duì)大家有幫助吧，下面放上源碼，有需要的朋友自取，STM32F1系的單片機(jī)也可以使用，但是要修改一下各系統(tǒng)函數(shù)的初始化配置（F1和F4在配置上還是有少許區(qū)別的，這個(gè)有需求的話我也可以給大家開個(gè)貼交流一下）。

附錄：程序源碼

CSDN: https://download.csdn.net/download/suzuzhizhen/15611524?spm=1001.2014.3001.5503.
GitHub:https://github.com/baiyiqing-LC/stm32f4xx_usart_IAP

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的stm32 IAP 程序编写心得的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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