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STM32+IAP方案 实现网络升级应用固件

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STMCU-管管 发布时间:2020-9-24 13:52
概况:
  • 什么是IAP,为什么要IAP
  • 可实现的原理
  • 实现过程
  • 细节及实现
    0 g$ L9 Y+ e$ P- `& Y, y! t以上基本都可以从【IAR环境下STM32+IAP方案的实现】中找到答案。这里只是贴图,醒目:

    % V+ T  @2 i: u" B1 O
    4 e0 X1 c6 T. V' G, H$ x
/ o! b5 R5 ~* z5 `8 B$ b& p

' S! k, _) \. {& u2 b5 L& g$ QIAP框架布局:

/ S: T- R1 H* U2 S
2 G; M# s- Z0 z
3 d/ j6 s7 m+ `+ N3 u* d

+ Q6 M; K1 M) N2 S' g; GSTM32F103ZET6的启动方式有三种:内置FLASH启动、内置SRAM启动、系统存储器ROM启动,通过BOOT0和BOOT1引脚的设置可以选择从哪中方式启动,这里选择内置的FLASH启动。其FLASH的地址为0x08000000—0x0807ffff,共512KB,这些都能从芯片数据手册中直接得到。而这里首要的一个问题是中断的问题。正常情况下发生中断的过程为:发生中断(中断请求),到中断向量表查找中断函数入口地址,跳转到中断函数,执行中断函数,中断返回。也就是说在STM32的内置的Flash中有一个中断向量表来存放各个中断服务函数的入口地址,内置Flash的分配情况大致如下图2-1。" l( {/ N* Q& R) I5 s3 M
  X: o1 ], X* s' Y% u7 J2 l& J( T

" D- c3 W- @# u: K$ C
) k- v& j+ n% |$ e: i
) m/ r0 t' P0 g7 ], Z

  x. }1 }0 Q" r; I: P
. s* n/ T# [  ~$ ?; w
6 J; B5 Q& V; c  c$ ?8 V# `* ^
8 U1 L& O5 W/ P8 e
2 [) t/ w; ?3 H
3 V8 U- _+ P5 B' |6 w2 N

% b" m' J& {9 z/ C4 H- q9 T在内置的Flash里面添加一个BootLoader程序,BootLoader程序和user application各有一个中断向量表,假设BootLoader程序占用的空间为N+M字节,则程序的走向应该如图2-2所示(借用网友的原图并做改动,其中虚线部分为原图步骤④⑤的走向,本人改为指向灰色部分)。

$ o/ F- l$ q3 P3 I8 K& \1 s
8 M+ N# t- Q5 e

! D4 W) [' V. `1 g" a  q# a* w7 c, y8 u. t
上电初始程序依然从0x08000004处取出复位中断向量地址,执行复位中断函数后跳转到IAP的main(标号①所示),在IAP的main函数执行完成后强制跳转到0x08000004+N+M处(标号②所示),最后跳转到新的main函数中来(标号③所示),当发生中断请求后,程序跳转到新的中断向量表中取出新的中断函数入口地址,再跳转到新的中断服务函数中执行(标号④⑤所示),执行完中断函数后再返回到main函数中来(标号⑥所示)。

5 p0 \3 w# W' N" s+ a2 @, A
" A. e+ J/ c9 ]
对于步骤④⑤,网友认为是:“在main执行的过程中,如果CPU得到一个
中断请求,PC指针仍强制跳转到地址0x08000004中断向量表处,而不是新的中断向量表,如图标号④所示,程序再根据我们设置的中断向量表偏移量,跳转到对应中断源新的中断服务程序中,如图标号⑤所示”。我对此的理解是:“当发生中断后,程序从0x08000004(旧)处的中断向量表中得到相应的中断服务函数入口地址,继而跳转到相应的中断服务程序”。但是旧的中断向量列表里边存放的是IAP程序中断函数的入口地址,它是如何得到user程序中断函数的入口地址呢?所以我觉得此种说法是错误的。“当发生中断时PC指针强制会跳转到0x08000004处”这种说法并没有错,只是忽略了后续的一些知识要点而导致这个说法出现矛盾。
3 Z; H$ r5 F; R& _3 V- [' z
! t5 H2 v0 V  T4 G

$ R0 A7 |$ N& S: ~/ S3 k对于步骤④⑤我认为的是,在main函数的执行过程中,如果CPU得到一个中断请求,PC指针本来应该跳转到0x08000004处的中断向量表,由于我们设置了中断向量表偏移量为N+M,因此PC指针被强制跳转到0x08000004+N+M处的中断向量表中得到相应的中断函数地址(待求证),再跳转到相应新的中断服务函数,执行结束后返回到main函数中来。) R2 h$ |2 b" y- l
  `: x, Z2 l: J1 _5 P

IAP流程描述:1、IAP的bootloader引导程序

IAP在应用中编程,可以拓展成远程网络更新应用固件。+ `% X/ Q- W9 s. j6 Y9 y6 o+ [
片内的flash,至少划分成2个分区,对应至少两个完整的程序;
, n$ h, n& E8 V! I0 L; t低地址分区端推荐放入IAP程序==bootloader引导程序(这里边的手段可以是串口、网络等不同的方式),高地址分区端推荐烧写app固件。. l/ c" F. U5 m% l& z+ F2 n: A. V
关键点提及:
6 ]2 c8 i1 m0 e/ A; KIAP程序中,当满足跳转条件(被触发)时,执行跳转代码到app应用固件程序,跳转代码流程:  v$ e) R8 R/ D8 q1 Y" A) P
至少需要设定跳转目的地的app应用固件 栈顶指针,:


$ D- y2 t7 U7 A+ E; l4 E4 z* M* x

  1. /* Initialize user application's Stack Pointer */
    3 ~. m* i7 p. z  u5 a
  2. __set_MSP(*(__IO uint32_t*) USER_FLASH_FIRST_PAGE_ADDRESS);
复制代码

+ y# |& _& C8 j

其中,app应用固件的分区地址:

5 a& W, v# f) w- w2 r

  1. #define USER_FLASH_FIRST_PAGE_ADDRESS 0x08009000
复制代码
3 Y- p/ i; H% P. n: o) x
% E/ n9 {8 ~6 g6 M* D4 |
2、app应用固件

$ n# D  u' H7 ~1 W4 J: w7 v

需要两处的更改,不然错误未知2 V1 ^! U6 F) `4 |
IROM设置如图:


* W: T% N9 g- d9 Z- T


- D- v; ~9 k4 X# s
. F" {/ z' O8 K9 b+ f. X0 }' p9 c! Z中断向量表偏移:


& C5 R$ P: j& d' `) G; x

' D( v6 u& Z' Q8 {! S- K1 o/ [3 \* U
2 G" G. t3 G% j" Y# w% ^

  1. NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH,VectorTable_Offset);
    2 i$ T/ t( v$ O  w
复制代码


2 E. Q- d! E3 h- W* G7 e: S/ N) X6 x
) W( m: ^8 w8 v3 {8 D3 ~2 G$ q

其中:


3 x3 c7 V9 s6 J6 f8 n

  1. #define NVIC_VectTab_FLASH           ((uint32_t)0x08000000)
    8 O3 b2 t! w  U# O3 C" K
  2. #define VectorTable_Offset  0x9000
复制代码

6 q$ G' J7 s& t8 [& R
查错:
8 |5 l8 j5 j' w4 f. l: R6 b

如果做了上边的工作,IAP依然无法顺利执行跳转至app应用程序,可以查看.map和.bin文件,确定是否如实的改变的中断向量表的偏移和栈顶指针,如图:

% f: B! s6 X  Q


1 F* C' @7 V/ i" o$ H8 D

. x/ V7 J! w/ K
  A) \2 r$ {+ w

3 i" {, ~3 `3 O$ M1 D
.bin文件:
. t3 l. t$ i: a  K: G3 e+ [
; K" g6 x8 K5 F2 A) B

8 B0 s4 Q5 P  V! c8 k: c9 ~9 k7 K0 ]+ e5 b% z
可以看到,主栈顶MSP地址=0x2000C8C8、reset_handler地址=0x08009189
) W% [! N5 r+ ?6 W8 W如此,才能生效,否则,可能原因:
, k( c$ A' \7 j' {$ L+ h修改后的向量表偏移,在之后的程序中,又再次被还原,通过如下的函数:


7 w7 q% s- G1 z" d

  1. void NVIC_SetVectorTable(uint32_t NVIC_VectTab, uint32_t Offset);  i. G; L/ B6 \: _6 m$ ^/ J% ^
  2. void SystemInit (void);" Q( h/ ~3 D2 f' ]' P  \6 `
  3. SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET;
复制代码
: T' @' ~. A+ T1 _; s% G

附:  ~4 P+ L9 I! x8 m! p) c; `1 B: M

1、如需要.hex文件转.bin,参见上边的文章
+ J, X2 c3 d8 a! ~+ m7 F当然,就算使用.hex文件,同样可以升级,只是需要修改IAP中判定已经升级的文件是否有效,文件条件部分的代码,


& ]; h: T& U( e5 I# |

  1. if(((*(__IO uint32_t*)USER_FLASH_FIRST_PAGE_ADDRESS) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
复制代码
5 s  W- D7 y( J, r

  u( }$ _8 X8 ]9 Y- P% `1 h5 E; T2 K6 r1 Q! ~, `6 |0 X- e7 k

2、地址偏移后的app应用程序,是否能够独立的运行?/ W  Z  f8 R" ]- _) L8 O
不能,理由:

7 q. |* _! n  w; [8 e- d


2 y& J6 q. o8 X" o( |/ W; Q6 {: L7 C- h9 n. u, x
可知,开机上电并不能够找到我们指定的偏移后的向量表。


$ V6 O$ Q6 C/ E! V; G# A

6 V7 Q5 E, x! d( `' w
3 Z7 A3 ?2 w& e8 ~, i
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