本文主要讲解在线升级IAP的基础知识, 主要是针对IAP从原理分析, 分区划分, 到代码编写和实验验证等过程阐述这一过程. 帮助大家加深对在线升级的认识。

1.在线升级知识
什么是BootLoader?
. {# u) @$ X2 Y5 s, I" NBootLoader可以理解成是引导程序, 它的作用是启动正式的App应用程序. 换言之, BootLoader是一个程序，App也是一个程序，BootLoader程序是用于启动App程序的.
0 a& e9 X9 l5 ]8 P9 C
- w% r( }/ ~3 h, {% l# ]5 USTM32中的程序在哪儿?
# i5 n: Y, L9 L* w  P正常情况下, 我们写的程序都是放在STM32片内Flash中(暂不考虑外扩Flash). 我们写的代码最终会变成二进制文件, 放进Flash中 感兴趣的话可以在Keil>>>Debug>>>Memory中查看, 右边Memory窗口存储的就是代码


9 S5 x2 ~! [" j$ ^
接下来就可以进入正题了.

进行分区
3 F% L' A; ~. f7 W, l既然我们写的程序都会变成二进制文件存放到Flash中, 那么我们就可以进一步对我们程序进行分区. 我使用的是F103RB-NUCLEO开发板,他的Flash一共128页, 每页1K.见下图:

! H- X: C+ y' V9 e, m$ p
8 a  h) _5 g$ W, a* }
' y3 K6 A4 T* U以它为例, 我将它分为三个区.BootLoader区、 App1区、App2区(备份区)具体划分如下图:
BootLoader区存放启动代码
, E# U. ?- V% ^- ^App1区存放应用代码
% H+ Z  H' `7 z+ A; YApp2区存放暂存的升级代码
! {( L; V, B1 b6 E

: ~  r8 y; |+ D# o9 w+ ]" i' M
. P3 V6 m" T* I$ n" }总体流程图
先执行BootLoader程序, 先去检查APP2区有没有程序, 如果有就将App2区(备份区)的程序拷贝到App1区, 然后再跳转去执行App1的程序.
2 D# q6 @3 K5 g% c然后执行App1程序, 因为BootLoader和App1这两个程序的向量表不一样, 所以跳转到App1之后第一步是先去更改程序的向量表. 然后再去执行其他的应用程序.
4 ]% B8 ^3 }* y+ m$ L! n; h在应用程序里面会加入程序升级的部分, 这部分主要工作是拿到升级程序, 然后将他们放到App2区(备份区), 以便下次启动的时候通过BootLoader更新App1的程序. 流程图如下图所示:

  K, t# d. Z& e8 c/ o: C

! ?2 g# L6 [9 G) d2 T0 @$ l

! S1 i  {5 L7 H) V& z2. BootLoader的编写
% p: n! c9 W" [+ d4 P本节主要讲解在线升级的BooLoader的编写，我将以我例程的BootLoader为例, 讲解BootLoader(文末会提供免费的代码下载链接)，其他的大体上原理都差不多。

流程图分析
以我例程的BootLoader为例：
* C0 C7 N  l5 A1 {
% g) h: Z; g5 W2 ]& g& |我将App2区的最后一个字节(0x0801FFFC)用来表示App2区是否有升级程序, STM32在擦除之后Flash的数据存放的都是0xFFFFFFFF, 如果有, 我们将这个地址存放0xAAAAAAAA. 具体的流程图见下图所示

. }; B. R  A( @3 y. s4 Z
/ q- C; k( U( c+ \. B) u
& G8 c6 B; B! t! ~$ r
程序编写和分析
1 }; y5 [6 v7 W) Q  _所需STM32的资源有:
' @$ S! Z" Z2 X发送USART数据和printf重定向
Flash的读写
0 k0 |) n% _: M; s5 }程序跳转指令,可以参考如下代码:
( E* M. P! [! U- }

1. /* 采用汇编设置栈的值 */
   $ b: N7 E5 ?# M; F! T6 z1 n3 A5 o
2. __asm void MSR_MSP (uint32_t ulAddr)
   ) v- N% m+ q" h2 L/ A
3. {
   
4.     MSR MSP, r0   //设置Main Stack的值
   ! q& U+ [( T: [+ w
5.     BX r14
   
6. }
   & P% E0 {6 y. c) T
7. 
   - p' }  R3 v" c& B6 V
8. /* 程序跳转函数 */
   . @8 V7 N2 M7 q
9. typedef void (*Jump_Fun)(void);
   3 }4 L! u4 W  v( o# H
10. void IAP_ExecuteApp (uint32_t App_Addr)
    # f* H( [. }4 \  |' v) M3 J
11. {
    
12.     Jump_Fun JumpToApp;
    $ e+ z7 p7 p! a# u% C4 f
13. 
    + C. B+ m  p, r  g, }% Z( v/ D+ M
14.     if ( ( ( * ( __IO uint32_t * ) App_Addr ) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000 )  //检查栈顶地址是否合法.
    
15.     {
    
16.         JumpToApp = (Jump_Fun) * ( __IO uint32_t *)(App_Addr + 4);  //用户代码区第二个字为程序开始地址(复位地址)
    3 ?$ `& J4 b5 [* P. q. i4 w
17.         MSR_MSP( * ( __IO uint32_t * ) App_Addr );                  //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)
    " J2 p- B6 O- w9 Q; y
18.         JumpToApp();                                                //跳转到APP.
    3 O- e% i. ?0 V& x1 r
19.     }
    4 D* I3 I% y* B/ @( K
20. }

复制代码

在需要跳转的地方执行这个函数就可以了IAP_ExecuteApp(Application_1_Addr);
其他的代码请参考BootLoader源代码
3. APP的编写
/ F6 W) R  n1 f7 C. r2 d本节主要讲解在线升级(OTA)的App1的编写以及整个流程的说明，我将以我例程的App为例, 采用Ymodem协议进行串口传输,讲解App的编写(后面会提供免费的代码下载链接), 其他的协议原理大体上都差不多, 都是通过某种协议拿到升级的代码。
4 M, v5 S3 D" n% C2 R
流程图分析
* [) I2 i  p1 Q以我例程的App1为例：

: f, O( C" M5 K5 J  X- r

先修改向量表, 因为本程序是由BootLoader跳转过来的, 不修改向量表后面会出现问题；
打印版本信息, 方便查看不同的App版本；
本例程的升级程序采用串口的Ymoderm协议进行传输bin文件. 具体的流程图见下图所示：
. o1 F0 z& J4 V! _: v8 b  A1 u7 @
3 L8 F: u3 O- G- G- d程序编写和分析
所需STM32的资源有:
发送USART数据和printf重定向
Flash的读写
: W! y" Y. [: w9 T8 c# j串口的DMA收发
YModem协议相关
, o; i, k8 I5 ~% w, FYmodem协议
百度百科[Ymodem协议]
具体流程可自行查找相关文档, 这儿提供一个我找到的 XYmodem.pdf(文末和源码一起提供).
1 }0 [* s3 M" ]Ymodem协议相关介绍可参考我的这篇教程 YModem介绍
  z* n; L/ f, k8 T1 Y8 U7 p, s5 F
代码分析
代码大多数都是通过串口实现Ymodem协议的接收, 这儿就不详细说明

后面放了我的源代码, 详情请参考我的源代码.
- y/ R' r( Z" s
主函数添加修改向量表的指令
0 a* l- P! _  z

$ ]2 n: y9 q/ g2 h: ^3 {

3 x1 d0 z) V4 b: R打印版本信息以及跳转指令


" A5 C/ @& A1 P9 o$ R) a  W% e. J
YModem相关的文件接收部分

1. /**
   ( D: B& P( u& {; N
2. * @bieaf YModem升级
   
3. *
   / x/ P4 b* d- m7 N$ ?( M' P
4. * @param none
   
5. * @return none
   1 P& V, Z9 {# q* r
6. */
   
7. void ymodem_fun(void)
   1 m" Y- r- b# n( A2 \# V
8. {
   
9.     int i;
   
10.     if(Get_state()==TO_START)
    
11.     {
    0 ?1 P5 T6 f+ X6 E, \5 @- b
12.         send_command(CCC);
    2 {/ ~' h3 w# C! K, i0 b9 z6 o
13.         HAL_Delay(1000);
    
14.     }
    2 W/ Z: u7 l9 [! A3 I  Q
15.     if(Rx_Flag)        // Receive flag
    : P6 q8 c: y$ y0 n& c  B4 \. x+ |
16.     {
    6 L9 @- R: @9 R3 n9 C9 n
17.         Rx_Flag=0;    // clean flag
    4 k7 A" w5 o3 N3 a. K
18. 
    3 ^8 R, J1 F' a3 D- N4 U
19.         /* 拷贝 */
    % T  I/ \, t0 a
20.         temp_len = Rx_Len;
    
21.         for(i = 0; i < temp_len; i++)
    
22.         {
    9 }. ^2 U' R, y% B9 H7 \6 }* s
23.             temp_buf[i] = Rx_Buf[i];
    " i: p. `2 ^8 `. p/ {% w8 K4 _8 R
24.         }
    
25. 
    0 O" h4 S9 O5 E( M4 n
26.         switch(temp_buf[0])
    
27.         {
    
28.             case SOH:///<数据包开始
      ]) C% C& z( N
29.             {
    
30.                 static unsigned char data_state = 0;
    2 I% u" v( V% z
31.                 static unsigned int app2_size = 0;
    
32.                 if(Check_CRC(temp_buf, temp_len)==1)///< 通过CRC16校验
    
33.                 {
    - P  F- m1 p4 H: y
34.                     if((Get_state()==TO_START)&&(temp_buf[1] == 0x00)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 开始
    # X$ ~! P8 @& m5 y: E1 L: A
35.                     {
    
36.                         printf("> Receive start...\r\n");
    % P2 [! ~1 p' {* C
37. 
    
38.                         Set_state(TO_RECEIVE_DATA);
    
39.                         data_state = 0x01;
    - t5 p: X3 X: \% N
40.                         send_command(ACK);
    
41.                         send_command(CCC);
    
42. 
    
43.                         /* 擦除App2 */
    
44.                         Erase_page(Application_2_Addr, 40);
    
45.                     }
    
46.                     else if((Get_state()==TO_RECEIVE_END)&&(temp_buf[1] == 0x00)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 结束
    8 G- u6 @9 \" L3 v
47.                     {
    
48.                         printf("> Receive end...\r\n");
    
49. 
    
50.                         Set_Update_Down();
    
51.                         Set_state(TO_START);
    3 T% d* _% |9 h+ Z; i6 C- I
52.                         send_command(ACK);
    
53.                         HAL_NVIC_SystemReset();
    8 w- R' @2 Z0 p& p- N6 J* b5 P
54.                     }
    / E2 B- H' ~) d. N1 C. O( g
55.                     else if((Get_state()==TO_RECEIVE_DATA)&&(temp_buf[1] == data_state)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 接收数据
    
56.                     {
    
57.                         printf("> Receive data bag:%d byte\r\n",data_state * 128);
    , T' P  b1 T. ~9 t1 h) t
58. 
    " c4 W9 O# B- O6 }5 M
59.                         /* 烧录程序 */
    5 i9 F* a$ X9 M6 M/ n. j' S
60.                         WriteFlash((Application_2_Addr + (data_state-1) * 128), (uint32_t *)(&temp_buf[3]), 32);
    
61.                         data_state++;
    * ^7 X& p, F5 a
62. 
    
63.                         send_command(ACK);
    
64.                     }
    
65.                 }
    + A2 b+ l5 Q0 ?0 m9 g' W
66.                 else
    
67.                 {
    
68.                     printf("> Notpass crc\r\n");
    
69.                 }
    . m( e8 f! H! e" o8 @, _! g
70. 
    & O: {, u. [! F1 S# J
71.             }break;
    
72.             case EOT://数据包开始
    
73.             {
    ) D( P1 ~. C; y& N+ d# ~
74.                 if(Get_state()==TO_RECEIVE_DATA)
    
75.                 {
    7 K8 D3 N4 z- Y4 g
76.                     printf("> Receive EOT1...\r\n");
    
77. 
    0 r; S+ C7 Q" L2 R
78.                     Set_state(TO_RECEIVE_EOT2);
    * Y  \. C9 r5 Z* C5 b; ^$ v
79.                     send_command(NACK);
    4 H# C$ F2 O$ [* i; a, H
80.                 }
    / i- W/ l3 n3 i7 p0 v6 }2 h
81.                 else if(Get_state()==TO_RECEIVE_EOT2)
    
82.                 {
    
83.                     printf("> Receive EOT2...\r\n");
    + g6 z8 P! O) Z6 \3 c, m' ?' I
84. 
    
85.                     Set_state(TO_RECEIVE_END);
    
86.                     send_command(ACK);
    : c( u8 l4 C4 ^5 _9 [% R0 M
87.                     send_command(CCC);
    7 }$ H9 D. F& r& s. F
88.                 }
    
89.                 else
    
90.                 {
    1 g1 `+ M. J; I3 f$ m- N2 I
91.                     printf("> Receive EOT, But error...\r\n");
    - i8 ~3 x2 o: y2 i
92.                 }
    $ c' H9 [2 m9 @8 N/ |7 ^
93.             }break;
    
94.         }
    
95.     }
    
96. }

复制代码

其中部分函数未在以上代码中展现, 详情请参看文末给出的源码链接.
! F% p: _; |- O7 t
4. 整体测试
本节主要对前三节的教程做测试验证 BootLoader + App的升级功能。
5 e; d& z2 [% M1 E/ J. k
代码的下载
# ~6 c, Y! ~, j7 }: l9 ?由下图可知两份代码的下载区域是不一样的，所以他们「下载的区域也不一样」。

. g* j# ?7 @3 n) V- V8 L( ]
2 d1 C: r* R( v6 T2 i
BootLoader的下载
BootLoader的代码默认是最开始的所以不需要特别设置代码的下载位置
按照下图, 修改擦除方式为Erase Sectors, 大小限制在0X5000(20K)
8 ^2 [( [& G9 d+ v& D; O: G

6 D" F( s8 r9 K' l4 L0 _) ^
烧录代码
运行, 通过串口1打印输出, 会看到以下打印消息
说明BootLoader已经成功运行


) O' U) S( S! w  M
App1的下载
App1稍微复杂一点, 需要将代码的起始位置设置为0x08005000
3 _0 F( W) Q7 h0 T+ D# |0 ~8 i4 ?同时也要修改擦除方式为Erase Sectors, 见下图
5 @* [3 j! o9 e2 m" R
( W; V4 ?4 W& u5 f! Z3 Z
  L4 r% R  Y4 q, \1 m
% Z) G7 `* s2 R
; @7 \- a$ \5 K* ^0 Q2 c
烧录代码
运行, 通过串口1打印输出, 会看到以下打印消息
/ Q+ }- y& w& u说明BootLoader已经成功跳转到版本号为0.0.1的App1
  u5 X# P6 ~% L8 T/ t. f5 I

, E" i" k7 \7 v8 G" L
生成App2的.bin文件
  V& i$ l3 Y% A修改代码, 把版本号改为0.0.2, 并且编译并且生成.bin文件
4 x4 g% e) d* Y; m
) O/ v( \) p; `8 N" K生成好之后你会得到一个.bin结尾的文件, 这就是我们待会儿YModem要传输的文件
9 B( ^; F6 m) h
* ]3 p- P. R: S% O4 Y+ h
! _! M" U: P* T( i. F3 q
8 R5 E* W. d% N+ ^: h- y使用Xshell进行文件传输
. K  ?7 J' n/ ]; J2 Y2 D9 b打开Xshell
代码中, 串口1进行调试信息的打印, 串口2进行YModem升级的
所以使用Xshell打开串口2进行文件传输, 串口1则可以通过串口调试助手查看调试消息

8 t0 x) {2 U1 i* n6 X, M
) I' c# B6 |$ z0 ~2 N+ O# P1 B
$ m. A# z$ x3 I你会看到App的版本成功升级到0.0.2了.
如果你到了这一步.
那么恭喜你! 你已经能够使用在线升级了!
6 F2 S% \. U8 w' i9 [
5 @! f- e0 Y& M+ ~0 A5. 总结
通过本几节的教程,想必你已经会使用在线升级了,只要原理知道了其他的问题都可以迎刃而解了,除了使用YModem协议传输.bin文件,你还可以通过蓝牙、WIFI等其他协议传输,只要能够将.bin文件传输过去,那其他的部分原理都差不多。



转载自：混说Linux
  @) F0 O* q0 S3 Q0 u
( U; t. R: ^2 e8 t8 _( R

帖子分析的挺好的，但是有些地方好像没有说，比如从boot跳转到APP1的时候是否需要关中断？在APP1初始化的时候，除了修改栈地址，还需要做其他的吗？