章节说明

STM32 IAP固件升级实验分为一下的章节(加粗的字体是本章节的内容):

一、Flash和RAM的区域划分、工程建立、程序分散加载、程序烧写

二、Stm32 bootloader、application、firmware 程序的分析和编写

三、使用DMA收发串口的不定长数据

四、通信协议的设计

五、STM32 IAP程序的设计
六、上位机的程序的编写
* a7 F6 w' Q8 i* ?
/ s$ q0 B: @: t- A

一、Flash区域的划分1.区域划分

• 实验使用的是 STM32F103VET6型号的MCU。这个单片机的型号的内部flash的大小是512Kb, RAM的大小是64Kb。
• 因为一般使用的都是flash的启动方式（即flash 的起始地址0x0800 0000被映射到 0x0000 0000。STM32的启动方式可以查看《STM32中文参考手册》） 所以flash的区域划分如下:
  7 e, Y" L# }1 B) \

+ M9 }  x3 k9 N2. flash 分区说明

• 0x0800 0000 到 0x0800 b7FF 地址的flash块划分给bootloader，大小是46kb
• 0x0800 B800 到 0x0800 BFFF 的flash块划分为参数表(parameters),大小是2Kb
• 0x0800 C000 到 0x0804 3FFF 的flash块划分为应用程序区 (application),大小是224Kb
• 0x0804 4000 到 0x0807 BFFF 的flash块划分为程序升级区 (update region),大小跟应用程序区一样 224kb
• 0x0807 C000 到 0x0807 FFFF 的flash块划分为固件区(firmware),大小是16Kb
  

3. 每个分区作用

• bootloader 启动加载程序，主要用来加载和启动应用程序，还有更新应用程序
• parameters 主要用来记录信息,bootloader 和 application 的信息交互
• application 应用程序区，主要用来实现所需要的业务的程序
• update region 程序更新区，主要存放更新下载的程序，当然也可以直接下载到 application 区，但是如果更新失败了，应用程序就不能执行了。所以单独划分一块区域，存放更新下载的序，更新完后再覆盖到application然后复位运行
• firmware 固件区，主要存放一些函数接口，用户可以通过函数指针直接调用。像tiny-4412、smart210、esp32等这些板子的芯片在irom里面都提供了一些函数接口，通过地址可以直接调用这些函数。
  

二、RAM内存的划分
, X. a1 h+ e# m7 h0 J2 p1、区域划分

RAM(内存)的起始地址是 0x2000 0000，大小是64Kb。在实验主要将它划分为两块。一块是从 0x2000 0000 到 0x2000 FBFF 大小是63Kb。另一块是从 0x2000 FC00 到 0x2001 0000 大小是 1Kb，划分如下图

2、区域的作用

• 63Kb这块内存区域主要是用于 bootloader 和 application 应用程序的可读可写段(RW)，未初始化或者初始化为0的数据段(ZI)、堆空间、栈空间
• 1kb这块内存区域主要是用于 firmware 区域的可读可写段(RW)，未初始化或者初始化为0的数据段(ZI)
• 注意:firmware因为没有初始化堆，所以不能使用malloc这类堆内存管理函数。
  $ O& M% J4 B$ H9 r1 K7 H

3、简单说明

• 因为STM32的flash 是norflash 读的时候可以像内存一样读，但是写的时候不能像内存那样子写，所以这些 RW 段 ZI 段都是加载到内存里。加载到哪里，这是由分散加载文件.sct文件(和链接脚本一个意思)里面说明。至于怎么加载 ，stm32 函数库的start_up.s文件的__main 到 main函数的过程就是加载数据到RAM空间。后面再介绍.sct文件
  4 Q" w5 I7 P; _! h; p" l; M

三、工程建立

工程中需要三个project,分别是 bootloader application firmware 如下图：

0 c, E8 R  G0 h2 F# s

四、分散加载

因为程序存放在不同的区域了，并且每段区域的程序是独立的，所以在链接每个程序的时候需要告诉连接器，程序怎么放，程序加载启动的时候又应该怎么加载，堆区和栈区的位置这些都要告诉链接器。我们可以通过分散加载文件.sct 文件来告诉链接器。下面来看一下这个文件

1.原来的分散加载文件

1. ; *************************************************************
   
2. ; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
   
3. ; *************************************************************
   
4. ;LR_IROM1 段名/域名
   
5. ;0x08000000 程序加载的起始地址
   7 n9 @9 V+ M3 y% F
6. ;0x00080000 加载域的大小
   
7. LR_IROM1 0x08000000 0x00080000  {    ; load region size_region
   & O2 ^- u$ E; ^" w% C
8.   ;ER_IROM1 执行域的名称  
   
9.   ;0x08000000 程序的执行起始地址
   
10.   ;0x00080000 执行域的大小
    
11.   ;一般程序是在 flash 里面运行的所以 程序的执行地址等于加载地址，如果想要让程序运行在RAM中，执行地址修改为RAM的地址
    # _, b; X8 l5 ?' s2 `( U0 Y
12.   ER_IROM1 0x08000000 0x00080000  {  ; load address = execution address
    * A4 z7 J5 v, j2 m0 f
13.    ;下面就是指定某些段怎么链接了
    ' x/ q' k- v, Z* `6 e6 P4 X
14.    *.o (RESET, +First)   ；链接的时候最先存放的是 所有.o文件的RESET段，紧跟的是First段(RESET段在start_up.s文件中有定义)
    
15.    *(InRoot$Sections)   ；然后存放 __main 到 main的这段代码，这段代码主要是将flash的RW和ZI段加载到RAM中
    
16.    .ANY (+RO)            ；紧跟着的是所有文件的只读数据(RO段)，一般是向量表、代码段和常量(字符串常量，和const修饰的数据)
    
17.   }
    ) _# U  z* i& c. C# i- E/ v
18. ;RW_IRAM1 可读可写数据的段名
    
19. ;0x20000000起始地址  
    
20. ;0x00010000大小
    6 t+ a; l& n9 _, o" X
21.   RW_IRAM1 0x20000000 0x00010000  {  ; RW data
    ( b" `3 H& x" S& S
22.    .ANY (+RW +ZI)；紧接着的是（RW段),(ZI)段
    
23.   }
    
24. }
    ( |0 _1 M4 P% K8 N
25. 
    

复制代码

Region的名称可以自己定义或者修改，重要的是地址要分配对就可以了。
2 o5 Z; m5 H% ]5 A. j; B/ c2 PHeart_of_Eagle这位博主有一篇比较详细的博文值得参考,不过不是MDK的sct文件的，原理都是大同小异
MDK也是有详细的帮助文档,不过是纯英文的，想用好sct可以阅读里面的内容
1.

: J6 ?4 l" m  |# y* N2 @7 Z2.

6 Z/ Y/ \+ ]0 D& S9 X8 X

2.修改bootloader的分散加载文件

根据上面的flash和RAM的划分修改sct加载文件，如下代码块:

1. ; *************************************************************
   
2. ; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
   
3. ; *************************************************************
   
4. ;因为bootloader是第一个启动的程序，而且机器上电复位的时候是从0x0800 0000开始执行(因为被映射到了0x0000 0000）地址
   5 V0 K7 Y/ }- [( a
5. ;所以bootloader加载域的起始地址和执行地址都是0x0800 0000
   
6. ; 0x0000B800域的大小(46kb)也是通过上面的设计的分区来填写
   ) y2 `% h% j! j* m( ^5 z
7. LR_IROM1 0x08000000 0x0000B800  {    ; load region size_region
   ; G) L) l- B0 g9 Q0 V
8.   ER_IROM1 0x08000000 0x0000B800  {  ; load address = execution address
   ! s; X9 u1 Q1 E+ a, f+ A, E
9.    ；里面段的存放位置使用默认的就可以
   
10.    *.o (RESET, +First)
    
11.    *(InRoot$Sections)
    $ z0 E- Y* Y1 Z1 _8 [6 c7 |7 U
12.    .ANY (+RO)
    / B# k7 G* T6 d' _- C
13.   }
    
14. ; 0x20000000 这个也是根据上面的RAW的分区填写，
    : [4 K: B6 p, d0 e* [; E9 e
15. ；0x0000FC00 大小是 63Kb
    
16.   RW_IRAM1 0x20000000 0x0000FC00  {  ; RW data
    
17.    ;段的存放位置使用默认的就可以了
    7 Y5 E6 E& }  R" V; p  n% b5 N
18.    .ANY (+RW +ZI)
    7 Z: A! X$ ~9 q' M( V: P9 ~0 p
19.   }
    
20. }
    

复制代码

  d- C5 c8 a# L( J1 o% E6 T
  h* t# s) j: v) ^8 X8 K3.修改application的分散加载文件

修改如下,跟bootloader一样，就不啰嗦了

1. ; *************************************************************
   & c0 p5 g9 c! l0 [3 ^
2. ; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
   
3. ; *************************************************************
   
4. LR_IROM1 0x0800C000 0x00038000  {    ; load region size_region
   
5.   ER_IROM1 0x0800C000 0x00038000  {  ; load address = execution address
   2 F2 p7 q) B  ^
6.    *.o (RESET, +First)
   9 ~0 X# B4 Q, P- I, c
7.    *(InRoot$Sections)
   1 \9 x0 ~: i. n6 d$ y! j
8.    .ANY (+RO)
   1 g! J! i+ z- I+ o# s9 q( S
9.   }
   
10.   RW_IRAM1 0x20000000 0x0000FC00  {  ; RW data    0x0000FC00
    3 a8 Y6 _7 u: }; p  N6 D, M5 c
11.    .ANY (+RW +ZI)
    $ K% s) e9 X3 e! I
12.   }
    ! e6 d: y( N% X& Y0 Z$ \$ }
13. }
    

复制代码

: |0 G9 P6 c; G9 Z+ _, o5 S
, S9 ^' b; G+ n0 `. R( m4.修改firmware的分散加载文件

*(InRoot$$Sections) 被注释掉了，因为 firmware 的程序是没有 __main 到 main 函数部分的代码的。下一章节写程序的时候会有讲解。其他的内容也跟bootloader文件差不多，上面的分区来写就可以了

1. ; *************************************************************
   
2. ; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
   # v& k6 K  W9 C: \! m) W/ n
3. ; *************************************************************
   
4. 
   ; c* a' R2 d& z  i( o
5. LR_IROM1 0x0807C000 0x00004000  {    ; load region size_region
   ; q/ K" `1 I! i: F5 s% L
6.   ER_IROM1 0x0807C000 0x00004000  {  ; load address = execution address
   1 U- t+ Y. W' D# C$ M
7.    *.o (RESET, +First)
     Y, {& A8 x* M) e
8.    ;*(InRoot$Sections)
   
9.    .ANY (+RO)
   
10.   }
    
11.   RW_IRAM1 0x2000FC00 0x00000400  {  ; RW data  
    $ W. B" l4 B7 d- n; _
12.    .ANY (+RW +ZI)
    ; W, `' _/ w: e1 p( i, g
13.   }
    
14. }
    6 E# ~9 O0 x2 c' c) c

复制代码

! z- ?; m* c6 ]6 q# I+ `
. G& `# q% Q7 Y( V3 c7 w* s5. 注意事项

在MDK的默认设置里，链接的时候是不使用分散加载文件的 xxx.sct 文件。要使用 xxx.sct 文件需要将下面的设置去掉

6 V/ _0 D0 I  R1 H3 a/ M- S9 R

五、程序的下载设置

• 由于本章还没实现IAP这部分的程序，所以 bootloader、application 和 firmware的程序都是使用烧写器来烧写到falsh的不同区域。所以需要设置一下。
• 设置的地址跟大小也是根据上面的flash分区来设置的。
• 主要设置MDK里面的 Debug -> Flash Download 的这两个地方,设置完这里就可以用Jlink将不同的程序烧写到不同的区域了。
• 下图是 bootloader 的设置，其他两个也是根据实际来设置
  
  0 \7 Q$ C* [! o$ w! E. s% B

六、实验现象

说了这么多先来个实验现象吧, 对于下面的程序分析和编写就下一章再写了。
工程文件已经上传到码云---->
4 a4 H+ J) |/ ~) C9 [' i8 p; q代码可能存在问题，有问题可以留言讨论。

• hello bootloader 是在bootloader运行的时候打印出来的，打印完后就跳到应用程序执行了
• num = 10和 num1 = 0 这两个值是通过函数指针调用firmware固件区的函数接口来获取的
• 打印完上面的两个值之后循环打印hello app
  " g* E+ }6 M4 B& b. I现象如下图:
  
  

4 m1 r4 b. I) _# q7 {6 x