本文主要講解在線升級IAP的基礎知識, 主要是針對IAP從原理分析,分區劃分, 到代碼編寫和實驗驗證等過程闡述這一過程. 幫助大家加深對在線升級的認識。

1.在線升級知識

什么是BootLoader?

BootLoader可以理解成是引導程序, 它的作用是啟動正式的App應用程序. 換言之,BootLoader是一個程序，App也是一個程序，BootLoader程序是用于啟動App程序的.

STM32中的程序在哪兒?

正常情況下, 我們寫的程序都是放在STM32片內Flash中(暫不考慮外擴Flash). 我們寫的代碼最終會變成二進制文件, 放進Flash中感興趣的話可以在Keil>>>Debug>>>Memory中查看, 右邊Memory窗口存儲的就是代碼

接下來就可以進入正題了.

進行分區

既然我們寫的程序都會變成二進制文件存放到Flash中, 那么我們就可以進一步對我們程序進行分區. 我使用的是F103RB-NUCLEO開發板,他的Flash一共128頁, 每頁1K.見下圖:

以它為例, 我將它分為三個區.BootLoader區、App1區、App2區(備份區)具體劃分如下圖:

BootLoader區存放啟動代碼
App1區存放應用代碼
App2區存放暫存的升級代碼

總體流程圖

先執行BootLoader程序, 先去檢查APP2區有沒有程序, 如果有就將App2區(備份區)的程序拷貝到App1區, 然后再跳轉去執行App1的程序.
然后執行App1程序, 因為BootLoader和App1這兩個程序的向量表不一樣, 所以跳轉到App1之后第一步是先去更改程序的向量表. 然后再去執行其他的應用程序.
在應用程序里面會加入程序升級的部分, 這部分主要工作是拿到升級程序, 然后將他們放到App2區(備份區), 以便下次啟動的時候通過BootLoader更新App1的程序. 流程圖如下圖所示:

2. BootLoader的編寫

本節主要講解在線升級的BooLoader的編寫，我將以我例程的BootLoader為例, 講解BootLoader(文末會提供免費的代碼下載鏈接)，其他的大體上原理都差不多。

流程圖分析

以我例程的BootLoader為例：

我將App2區的最后一個字節(0x0801FFFC)用來表示App2區是否有升級程序, STM32在擦除之后Flash的數據存放的都是0xFFFFFFFF, 如果有, 我們將這個地址存放0xAAAAAAAA. 具體的流程圖見下圖所示

程序編寫和分析

所需STM32的資源有:

發送USART數據和printf重定向
Flash的讀寫

程序跳轉指令,可以參考如下代碼:

/*采用匯編設置棧的值*/
__asmvoidMSR_MSP(uint32_tulAddr)
{
MSRMSP,r0//設置MainStack的值
BXr14
}

/*程序跳轉函數*/
typedefvoid(*Jump_Fun)(void);
voidIAP_ExecuteApp(uint32_tApp_Addr)
{
Jump_FunJumpToApp;

if(((*(__IOuint32_t*)App_Addr)&0x2FFE0000)==0x20000000)//檢查棧頂地址是否合法.
{
JumpToApp=(Jump_Fun)*(__IOuint32_t*)(App_Addr+4);//用戶代碼區第二個字為程序開始地址(復位地址)
MSR_MSP(*(__IOuint32_t*)App_Addr);//初始化APP堆棧指針(用戶代碼區的第一個字用于存放棧頂地址)
JumpToApp();//跳轉到APP.
}
}

在需要跳轉的地方執行這個函數就可以了IAP_ExecuteApp(Application_1_Addr);
其他的代碼請參考BootLoader源代碼

3. APP的編寫

本節主要講解在線升級(OTA)的App1的編寫以及整個流程的說明，我將以我例程的App為例, 采用Ymodem協議進行串口傳輸,講解App的編寫(后面會提供免費的代碼下載鏈接), 其他的協議原理大體上都差不多, 都是通過某種協議拿到升級的代碼。

流程圖分析

以我例程的App1為例：

先修改向量表, 因為本程序是由BootLoader跳轉過來的, 不修改向量表后面會出現問題；
打印版本信息, 方便查看不同的App版本；
本例程的升級程序采用串口的Ymoderm協議進行傳輸bin文件. 具體的流程圖見下圖所示：

程序編寫和分析

所需STM32的資源有:

發送USART數據和printf重定向
Flash的讀寫
串口的DMA收發
YModem協議相關

Ymodem協議

百度百科[Ymodem協議]
具體流程可自行查找相關文檔, 這兒提供一個我找到的 XYmodem.pdf(文末和源碼一起提供).
Ymodem協議相關介紹可參考我的這篇教程 YModem介紹

(https://blog.csdn.net/weixin_41294615/article/details/104652105).

代碼分析

代碼大多數都是通過串口實現Ymodem協議的接收, 這兒就不詳細說明
后面放了我的源代碼, 詳情請參考我的源代碼.
主函數添加修改向量表的指令

打印版本信息以及跳轉指令

YModem相關的文件接收部分

/**
*@bieafYModem升級
*
*@paramnone
*@returnnone
*/
voidymodem_fun(void)
{
inti;
if(Get_state()==TO_START)
{
send_command(CCC);
HAL_Delay(1000);
}
if(Rx_Flag)//Receiveflag
{
Rx_Flag=0;//cleanflag

/*拷貝*/
temp_len=Rx_Len;
for(i=0;iswitch(temp_buf[0])
{
caseSOH:///<數據包開始
{
staticunsignedchardata_state=0;
staticunsignedintapp2_size=0;
if(Check_CRC(temp_buf,temp_len)==1)///
{
if((Get_state()==TO_START)&&(temp_buf[1]==0x00)&&(temp_buf[2]==(unsignedchar)(~temp_buf[1])))///
{
printf(">Receivestart...
");

Set_state(TO_RECEIVE_DATA);
data_state=0x01;
send_command(ACK);
send_command(CCC);

/*擦除App2*/
Erase_page(Application_2_Addr,40);
}
elseif((Get_state()==TO_RECEIVE_END)&&(temp_buf[1]==0x00)&&(temp_buf[2]==(unsignedchar)(~temp_buf[1])))///
{
printf(">Receiveend...
");

Set_Update_Down();
Set_state(TO_START);
send_command(ACK);
HAL_NVIC_SystemReset();
}
elseif((Get_state()==TO_RECEIVE_DATA)&&(temp_buf[1]==data_state)&&(temp_buf[2]==(unsignedchar)(~temp_buf[1])))///
{
printf(">Receivedatabag:%dbyte
",data_state*128);

/*燒錄程序*/
WriteFlash((Application_2_Addr+(data_state-1)*128),(uint32_t*)(&temp_buf[3]),32);
data_state++;

send_command(ACK);
}
}
else
{
printf(">Notpasscrc
");
}

}break;
caseEOT://數據包開始
{
if(Get_state()==TO_RECEIVE_DATA)
{
printf(">ReceiveEOT1...
");

Set_state(TO_RECEIVE_EOT2);
send_command(NACK);
}
elseif(Get_state()==TO_RECEIVE_EOT2)
{
printf(">ReceiveEOT2...
");

Set_state(TO_RECEIVE_END);
send_command(ACK);
send_command(CCC);
}
else
{
printf(">ReceiveEOT,Buterror...
");
}
}break;
}
}
}