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。
+ V9 N  D0 O. k
1.在线升级知识
什么是BootLoader?
BootLoader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.
& e  Y  t% c! L1 V
' P8 R3 q# j/ d2 z+ ySTM32中的程序在哪儿?
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

5 Q8 E5 ]" q& g4 ^) f1 q
& A' d4 h/ |, R$ \
2 I0 b$ S2 E8 ?接下来就可以进入正题了.

进行分区
/ q; E- q" @, K* m) m( X( q0 o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: @0 c% K& Z- C


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:
( x. K, U: G  @  x# X$ M7 JBootLoader区存放启动代码
App1区存放应用代码
* S' t9 z7 l* I' _0 e% wApp2区存放暂存的升级代码

, h& U( x) |! g+ b

/ K" _% |+ z! x' o3 g" _5 T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.
' B& Z2 N# N% ]) v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.
1 A& Y, x+ a! J. m: Q/ V5 W9 l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:
6 _+ r' B6 J, s% @& Q

9 }2 \1 ?, \4 ]' [2. BootLoader的编写
5 k/ K* T2 r4 R& s  t7 Y; z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：

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



$ I' _8 l& i. _( r6 e+ ?! V) f
程序编写和分析
所需STM32的资源有:
发送USART数据和printf重定向
7 m, W4 ?4 X& v! ^7 W0 s# zFlash的读写
程序跳转指令,可以参考如下代码:
$ q. h; c1 z' o
' P/ {7 W# I* q# F* a

1. /* 采用汇编设置栈的值 */
   
2. __asm void MSR_MSP (uint32_t ulAddr)
   
3. {
   , I- E3 a9 o" F" {6 q$ b
4.     MSR MSP, r0   //设置Main Stack的值
   
5.     BX r14
   4 c3 N; \3 \( K& X/ b: p
6. }
   2 @" j1 D8 X+ k+ u! |. Z& P2 \
7. 
   6 m8 l$ `( E5 m5 F( I
8. /* 程序跳转函数 */
   
9. typedef void (*Jump_Fun)(void);
   9 ~- z" G1 l: p- Z- W
10. void IAP_ExecuteApp (uint32_t App_Addr)
    
11. {
    
12.     Jump_Fun JumpToApp;
    
13. 
    6 ?9 m/ L. y; ^; r% O
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)
    1 `: k  n( R9 I0 e) s  Z3 J
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)
    1 Z* {4 N3 W; r
18.         JumpToApp();                                                //跳转到APP.
    - m5 r( j0 B! E# G- U1 Y' g2 V  ^; n
19.     }
    & h0 k; l, D" ?' k# M
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);
. B9 e' j1 @5 K/ D% z. I) |其他的代码请参考BootLoader源代码
9 G9 y, N1 B1 v1 J1 s- I8 A3. APP的编写
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。

& W; b: J. p6 L流程图分析
9 M, I3 _2 D6 {4 N& q" U5 e7 C以我例程的App1为例：

" {7 R- p1 U1 E
9 ]2 T6 l8 j& i* N9 ~  p
# W" Y4 S/ V+ a( C2 c# D% }& q4 G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：
' F) U, ]( Z4 a( ]
程序编写和分析
. ]+ Y+ t5 Y3 F" i所需STM32的资源有:
, N, \% k; \' Y( P. }发送USART数据和printf重定向
Flash的读写
串口的DMA收发
YModem协议相关
Ymodem协议
' v6 w# }- R% v8 z/ Z( z' L: X& j8 N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).
& r; x. r: F. p" F- [Ymodem协议相关介绍可参考我的这篇教程 YModem介绍
7 ^4 W, N4 y' _2 j! R, a
# d# j/ g; _0 I. Y- {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.

主函数添加修改向量表的指令



( O  |- }, }$ H
打印版本信息以及跳转指令

* E& s# z0 g- ]; v

YModem相关的文件接收部分
0 r3 D: `/ p% d: u

1. /**
   
2. * @bieaf YModem升级
   
3. *
   3 A: W4 g9 ^& J0 e
4. * @param none
   
5. * @return none
   
6. */
   
7. void ymodem_fun(void)
   
8. {
   
9.     int i;
   + O* K5 L. C$ |! l1 U9 T
10.     if(Get_state()==TO_START)
    ! {% t: Q$ O$ U# h- K
11.     {
    - i5 C. Y4 g. B$ l# k+ T
12.         send_command(CCC);
    
13.         HAL_Delay(1000);
      \6 L9 c( N6 V$ ?" x$ w+ s
14.     }
    ( d6 h8 }/ b# c$ m% o& Z; {
15.     if(Rx_Flag)        // Receive flag
    
16.     {
    . m3 x1 ?! T( k+ ^; o: d6 P7 h) Z/ `7 @
17.         Rx_Flag=0;    // clean flag
    
18. 
    - w0 H: s9 z, e2 ?: k- k: U: b
19.         /* 拷贝 */
    
20.         temp_len = Rx_Len;
    
21.         for(i = 0; i < temp_len; i++)
    
22.         {
    % R) J) ~8 Q3 @
23.             temp_buf[i] = Rx_Buf[i];
    % O* u) m5 m, v. I2 m4 }' c
24.         }
    
25. 
    * i* Y0 J0 }& d) y5 N( n. \
26.         switch(temp_buf[0])
    
27.         {
    
28.             case SOH:///<数据包开始
    7 u  V# [( P6 N4 p  W( ~
29.             {
    $ b* H3 M. i& x6 g2 Q
30.                 static unsigned char data_state = 0;
    
31.                 static unsigned int app2_size = 0;
    6 k8 q, z6 _  L7 |! R1 y* d
32.                 if(Check_CRC(temp_buf, temp_len)==1)///< 通过CRC16校验
    & v* n2 y8 X, f# ]: u
33.                 {
      L8 y+ y4 h7 A0 d) y+ a  I: d
34.                     if((Get_state()==TO_START)&&(temp_buf[1] == 0x00)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 开始
    
35.                     {
    
36.                         printf("> Receive start...\r\n");
    6 X( J7 g0 \: t. V/ L
37. 
    . V% b! ~- [: P5 ^! H
38.                         Set_state(TO_RECEIVE_DATA);
    * ^' a. _4 q4 ^/ n1 ^/ s
39.                         data_state = 0x01;
    - g4 u; `. k/ d5 V! W
40.                         send_command(ACK);
    
41.                         send_command(CCC);
    7 W! ?2 s& V% Q1 M- w! p; q( V
42. 
    7 f; y* N+ ^- ^: ~
43.                         /* 擦除App2 */
    
44.                         Erase_page(Application_2_Addr, 40);
    7 C! ~3 D% f5 m2 L0 J7 d$ L4 c
45.                     }
    
46.                     else if((Get_state()==TO_RECEIVE_END)&&(temp_buf[1] == 0x00)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 结束
    
47.                     {
    ' \, H2 K1 z' }2 I' O
48.                         printf("> Receive end...\r\n");
    
49. 
    
50.                         Set_Update_Down();
    ' k+ {) w! g6 h8 A! [: X9 A
51.                         Set_state(TO_START);
    
52.                         send_command(ACK);
    
53.                         HAL_NVIC_SystemReset();
    
54.                     }
    , ^  U; k, Z+ X# U
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.                     {
    ) o- S( I# O5 w2 t4 r2 F
57.                         printf("> Receive data bag:%d byte\r\n",data_state * 128);
    
58. 
    
59.                         /* 烧录程序 */
    
60.                         WriteFlash((Application_2_Addr + (data_state-1) * 128), (uint32_t *)(&temp_buf[3]), 32);
    8 I, e- }' X' p$ Q9 _* w
61.                         data_state++;
    4 k' p, Y. v' `6 |$ z
62. 
    " _3 u$ E7 ^% O0 o
63.                         send_command(ACK);
    
64.                     }
    # G; P* i# G; @. A+ O
65.                 }
    
66.                 else
    
67.                 {
    " n( B3 q& l; V: V# \2 O" j
68.                     printf("> Notpass crc\r\n");
    # q  a. j' C: q: ]5 g0 {
69.                 }
    
70. 
    # y9 P6 F1 y% u. b$ |2 ]5 R) F% i
71.             }break;
      l  l4 ?: i4 e& c6 ?) ^; P; H
72.             case EOT://数据包开始
    ' j6 [; t8 a0 K! z* q
73.             {
    ( e; w8 C! f9 k
74.                 if(Get_state()==TO_RECEIVE_DATA)
    3 K  M7 I6 a/ J9 r) h- c' P
75.                 {
    - b+ J, P8 {/ g3 W
76.                     printf("> Receive EOT1...\r\n");
    
77. 
    ( j4 i5 s- |! N! ~+ B2 t
78.                     Set_state(TO_RECEIVE_EOT2);
      Q. M" I4 w5 r" `) b$ h- u2 b
79.                     send_command(NACK);
    
80.                 }
    
81.                 else if(Get_state()==TO_RECEIVE_EOT2)
    ( a& @( a! G# w* s: c7 s4 B
82.                 {
    
83.                     printf("> Receive EOT2...\r\n");
    ( \% v0 m6 P1 T: y, _* j
84. 
    
85.                     Set_state(TO_RECEIVE_END);
    0 w1 U  V5 b+ n( J% E
86.                     send_command(ACK);
    
87.                     send_command(CCC);
    . L1 @7 _; O! W
88.                 }
    
89.                 else
    2 f/ E9 W* ^2 t8 R- N
90.                 {
    / N5 h( r: r- d
91.                     printf("> Receive EOT, But error...\r\n");
    
92.                 }
    
93.             }break;
    * W' O' K/ L$ @6 _
94.         }
    " K! V% q- ^" E0 S- G" `8 U
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.

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。
  L% X9 E2 b* l1 w6 D. Y
6 u7 X. f+ |5 E6 Y" J; ?7 I: u8 f代码的下载
/ x8 |/ `/ _7 x) ]0 @2 T: Q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」。

, c5 W; W) C, v* v0 h. g
  L) j6 V) I7 o3 L* }0 _
- R. b' }4 @5 G1 L' ^& tBootLoader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
" X; c0 X" n6 o7 V4 B/ K按照下图, 修改擦除方式为Erase Sectors, 大小限制在0X5000(20K)


% [$ j4 }, P5 R5 M, n4 S1 `- O
烧录代码
; |0 X+ F/ Q- h% U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

/ U- _: `- D7 k" C6 Q0 |

" [. O; h4 ~: @) ^! R) }App1的下载
  g# @! w/ C* o. a) V) _9 gApp1稍微复杂一点, 需要将代码的起始位置设置为0x08005000
6 {  a: k! G5 X& c. M% v同时也要修改擦除方式为Erase Sectors, 见下图

$ [+ a  L0 ?2 Y/ f6 P
8 k' E+ Y2 G- S# Q8 ?+ C

; M! x$ Q2 R7 @2 R1 L
3 h- r+ j9 b; \! {, Y# v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已经成功跳转到版本号为0.0.1的App1


/ o1 g; P+ D7 n9 g  W- R/ v( U
4 G2 x' A/ Y2 d" j+ L: n生成App2的.bin文件
修改代码, 把版本号改为0.0.2, 并且编译并且生成.bin文件

+ H! H$ }! Q4 D: n+ L) C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

- N! V% B9 d1 H( B

$ t- r$ I0 R5 v' k- s; A3 T& m使用Xshell进行文件传输
7 l' G- [5 V6 b; Y$ R打开Xshell
( P3 S! O$ B9 h: J8 l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

  y* P- o2 m0 T. E3 L1 H; A# W

/ b" i0 ]+ Q7 H/ l6 O8 }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!
. m4 E; L! T$ e+ Q$ @9 x9 i
4 t9 D, a/ @2 |% Z0 ~5. 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。



7 y4 \5 `/ U; {3 Y/ o转载自：混说Linux
* f: r0 M) Q, \9 k3 I

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？