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。
5 p% R$ e0 s1 o) u+ T! Y1 a3 D
1.在线升级知识
' ]# E) t- B9 F0 r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.

STM32中的程序在哪儿?
9 W8 P$ W9 s* \$ R2 ~9 I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

8 k  T  t0 N% H, B+ m
7 r0 m1 S! Z( E' d5 S0 Y
接下来就可以进入正题了.
! x  A! L5 W  f. e( c, t
! J, J2 f9 {, c: d7 q5 @进行分区
) H& ]  s* C. ^* c7 m: Z9 J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:
7 R$ ]& ]! f" E8 P% e  q7 a
$ l) }$ u% C) g: L
# z# `( t8 z* s4 O7 J) U
' t. s' `2 U) x; b0 x+ |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:
$ l; z! i1 |0 c6 ?2 s: FBootLoader区存放启动代码
& Q  R3 O2 f$ z+ Z0 AApp1区存放应用代码
App2区存放暂存的升级代码
: @( P/ u5 z# J& e
9 b+ N/ b* R' a% h+ _! _

6 r( g: z2 r& o' c% B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.
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.
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:

0 j5 I1 E+ d8 f6 M8 N
2. BootLoader的编写
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。

  J6 I0 {. V3 |! j  E7 T流程图分析
以我例程的BootLoader为例：
0 w- Z0 s8 l: `' F6 {
; y0 i9 Q" G, e) w& @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
) [. H  `9 l0 B7 ~  u
# B( n8 n: @. T( \

" e" \7 ~& o3 [3 b3 R6 _- w
程序编写和分析
5 [$ v% E8 _& ?- }. |4 `. C所需STM32的资源有:
发送USART数据和printf重定向
0 e1 `. `* m% i8 K& n/ |5 M: R9 `3 r7 U* dFlash的读写
0 r1 ~1 n0 l% N2 ]8 o程序跳转指令,可以参考如下代码:
& h% i$ x, L& u. D& \

1. /* 采用汇编设置栈的值 */
   
2. __asm void MSR_MSP (uint32_t ulAddr)
   
3. {
   
4.     MSR MSP, r0   //设置Main Stack的值
   
5.     BX r14
   ; K8 h9 b8 [" }0 v2 s4 s8 M  X
6. }
   6 i. ^/ Y/ T- A9 U# j
7. 
   
8. /* 程序跳转函数 */
   * F1 h. F5 U; L8 ~) d( p, _2 ~' K
9. typedef void (*Jump_Fun)(void);
   
10. void IAP_ExecuteApp (uint32_t App_Addr)
    . k8 o$ _# V. s& R. _. Z
11. {
    
12.     Jump_Fun JumpToApp;
    
13. 
    
14.     if ( ( ( * ( __IO uint32_t * ) App_Addr ) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000 )  //检查栈顶地址是否合法.
    
15.     {
    3 O& z, P% v: }% G0 Y6 M9 H  K
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)
    
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)
    
18.         JumpToApp();                                                //跳转到APP.
    6 y+ `+ E, o9 F# ^  H  N' u
19.     }
    9 o6 f/ H! l" n0 D0 |; _
20. }

复制代码

9 `& W  I) L* q9 f+ A3 z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
. G  ~- A" i) U% R2 g$ n3. 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。
7 _; D" o: e) ?/ a: M
: @" o9 }5 d$ |( Q+ [流程图分析
以我例程的App1为例：
% a0 R- W' n: h7 I3 }; v
0 ]0 P" k6 I# ?, q" ]

: k# H. }: B- |/ d5 x( T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；
  `& u5 l5 f' S8 ^; c# u$ o: q& K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：
/ _: S/ _5 L: {  k$ W8 q- x7 a
, V* d: @' T9 E6 S8 a程序编写和分析
" K" B0 f( I! L5 C# |7 x所需STM32的资源有:
, a3 S& _3 M* ]6 ^发送USART数据和printf重定向
$ T' _4 h+ X4 N. {: W/ d5 {, _% yFlash的读写
串口的DMA收发
$ G+ c6 h$ G& {# s0 _YModem协议相关
Ymodem协议
百度百科[Ymodem协议]
) ~- ]3 @, x) q2 z, Q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).
- |  v7 j+ Y& _( sYmodem协议相关介绍可参考我的这篇教程 YModem介绍
6 }! y( }4 w( k( V$ h8 z  }) ^2 D
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
1 \( w/ u* E0 S; Q7 V' J7 `( o
- J2 T3 l5 v9 B' a. H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




0 i! k1 O1 N6 O9 p4 ^  [4 I打印版本信息以及跳转指令

7 q  t/ v# b2 p

YModem相关的文件接收部分

1. /**
   
2. * @bieaf YModem升级
   2 p' W" S2 A' d& c' y' T2 M
3. *
   8 \! o- C- i' a4 I
4. * @param none
   3 N/ D2 A* ~7 ?5 v* k! R
5. * @return none
   * g' k! t# i4 F
6. */
   
7. void ymodem_fun(void)
   & T! x8 s3 l8 e: s+ U. y
8. {
   
9.     int i;
   9 ?% K- X% P3 Q% ^- c7 b, S, o
10.     if(Get_state()==TO_START)
    
11.     {
    % b. n7 A5 I% I: Q& [. h$ |
12.         send_command(CCC);
    6 V4 X4 o& n4 e6 X5 k4 q
13.         HAL_Delay(1000);
    
14.     }
    
15.     if(Rx_Flag)        // Receive flag
    5 j, e% o5 Y3 X6 r+ z8 |; a
16.     {
    
17.         Rx_Flag=0;    // clean flag
    
18. 
    4 R( g( C. g  k
19.         /* 拷贝 */
    
20.         temp_len = Rx_Len;
    
21.         for(i = 0; i < temp_len; i++)
    % v. ~  `& h5 v5 X2 u4 `
22.         {
    
23.             temp_buf[i] = Rx_Buf[i];
    0 n  O# s( V9 _/ W* T3 Z8 o+ Z( x
24.         }
    * h" R. V) l/ |/ p' `$ }' B) Z
25. 
    
26.         switch(temp_buf[0])
    
27.         {
    
28.             case SOH:///<数据包开始
    
29.             {
    
30.                 static unsigned char data_state = 0;
    
31.                 static unsigned int app2_size = 0;
    + S% Q% G8 S1 I7 d
32.                 if(Check_CRC(temp_buf, temp_len)==1)///< 通过CRC16校验
    8 Y: N5 w; l6 {; T& X
33.                 {
    
34.                     if((Get_state()==TO_START)&&(temp_buf[1] == 0x00)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 开始
    1 F$ q  G6 w" o4 K+ C
35.                     {
    ' y$ N2 n8 A& C
36.                         printf("> Receive start...\r\n");
    
37. 
    ) i# B1 e/ S; Y1 M" }8 \
38.                         Set_state(TO_RECEIVE_DATA);
    0 `: X9 c. d. Q. Y. H, q
39.                         data_state = 0x01;
    
40.                         send_command(ACK);
    
41.                         send_command(CCC);
    ; s2 \& a3 Y5 Q7 `* i
42. 
    
43.                         /* 擦除App2 */
    
44.                         Erase_page(Application_2_Addr, 40);
    
45.                     }
    2 W, S6 r# ]/ d1 l0 s" D
46.                     else if((Get_state()==TO_RECEIVE_END)&&(temp_buf[1] == 0x00)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 结束
    % X/ q% C/ ?2 W
47.                     {
    
48.                         printf("> Receive end...\r\n");
    
49. 
    ) {* p4 u8 s; U
50.                         Set_Update_Down();
    
51.                         Set_state(TO_START);
    
52.                         send_command(ACK);
    
53.                         HAL_NVIC_SystemReset();
    3 e# X% M" L, B$ a3 Z* Y( y& m/ e
54.                     }
    " b$ O& Q1 l. Q
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
    : ?0 a- l9 k2 e0 z% }3 @8 d  G2 d
56.                     {
    
57.                         printf("> Receive data bag:%d byte\r\n",data_state * 128);
    . c, K4 X# Q7 V* D3 U# G
58. 
    2 A. ^* G' y" f( Z" X
59.                         /* 烧录程序 */
    
60.                         WriteFlash((Application_2_Addr + (data_state-1) * 128), (uint32_t *)(&temp_buf[3]), 32);
    / g3 K; n6 p" z; _0 O% _$ `
61.                         data_state++;
    ( Y2 k( c, L9 h8 c6 Y5 p
62. 
    0 z  H$ X  L4 j6 J7 Z$ G$ h
63.                         send_command(ACK);
    % m3 X  g  N4 {
64.                     }
    4 B1 r1 v/ T5 T* W9 f
65.                 }
    
66.                 else
    * ~/ c" f1 j$ \4 e$ |  j3 n3 m- J8 x8 a
67.                 {
    
68.                     printf("> Notpass crc\r\n");
    
69.                 }
    ! u; d  o. ]* w8 F: M
70. 
    " y+ t  i& s1 z  b4 K8 s0 S
71.             }break;
    7 n! q+ H8 W2 k5 K- h: I; A" P
72.             case EOT://数据包开始
    + R) m; z1 X9 c5 e1 s3 k0 @' _
73.             {
    
74.                 if(Get_state()==TO_RECEIVE_DATA)
    
75.                 {
    
76.                     printf("> Receive EOT1...\r\n");
    
77. 
    " y$ p# b- c/ R5 M8 o* \6 q1 J
78.                     Set_state(TO_RECEIVE_EOT2);
    6 o6 V& i/ S# K
79.                     send_command(NACK);
    7 I- r$ ~" @+ e
80.                 }
    0 N' Q7 }# h5 z( G* A
81.                 else if(Get_state()==TO_RECEIVE_EOT2)
    & h/ j. _, s1 j- A: S2 X
82.                 {
    
83.                     printf("> Receive EOT2...\r\n");
    
84. 
    9 s; T1 }+ K* j; M( w9 q/ Y! \' L
85.                     Set_state(TO_RECEIVE_END);
    " j. Z# u/ w* Q8 m" ?6 H/ e
86.                     send_command(ACK);
    
87.                     send_command(CCC);
    8 ~$ S' H' [6 D8 ]. z4 l0 b. H
88.                 }
    
89.                 else
    
90.                 {
    
91.                     printf("> Receive EOT, But error...\r\n");
    
92.                 }
    
93.             }break;
    ( z% {* [; [' j7 r1 {
94.         }
    
95.     }
    1 [! x( d6 D# G' u& ?+ w. A
96. }

复制代码

. M& ~6 B( E. D+ c% I7 q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
! w+ R: g9 n9 h7 [本节主要对前三节的教程做测试验证 BootLoader + App的升级功能。

代码的下载
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」。

9 K( U/ C9 L* V1 L" p

% I* K, T5 I6 |' PBootLoader的下载
; p1 K9 B; S  d# T7 fBootLoader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)
/ k; K( s/ r+ M$ d0 a6 v6 m

# Z% i& E3 t" d# m0 K
  m1 X2 J4 v! \" A: `烧录代码
运行, 通过串口1打印输出, 会看到以下打印消息
: @9 l3 J! Q- t说明BootLoader已经成功运行

# W( ~2 `% `& Z

App1的下载
" D! \, D) \- \. b) l+ jApp1稍微复杂一点, 需要将代码的起始位置设置为0x08005000
# l: A! j. X0 U3 X* ~0 k同时也要修改擦除方式为Erase Sectors, 见下图
7 d5 t; Y. N, }

7 v+ A( X8 i4 o


烧录代码
" e0 M; D$ s% {2 u/ a+ u运行, 通过串口1打印输出, 会看到以下打印消息
) C; A6 y* L+ I! ~说明BootLoader已经成功跳转到版本号为0.0.1的App1

: B$ C/ w7 {0 \2 \- z3 M1 j7 T. L; ~
' P. _! F0 H/ R2 I% |
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
( r8 |8 ?! z4 O  H! d8 `
& K/ y  Q2 G& d; _; c3 t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


1 }5 O/ b: b& C7 Z# a
6 E  p' N3 c3 _, D! f! g使用Xshell进行文件传输
5 b8 \1 T! [% K/ y! N打开Xshell
/ `7 b' w# e6 u! N8 D$ h! a- t代码中, 串口1进行调试信息的打印, 串口2进行YModem升级的
6 `  Q0 d0 t3 T( U; `' ^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
+ r( e( N" P7 Z+ X+ ?
! o- A- n% f  h! D
8 j4 F$ K/ o" E9 f
5 ~% O/ F* P; H: M* J& [4 V7 x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.
# c" H' A+ x+ x! {# J- f- V那么恭喜你! 你已经能够使用在线升级了!

4 c9 a  C+ r! H* S4 t( g5. 总结
2 w0 X5 [4 g: R" T' ^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。
/ R- G: l2 F0 q" l+ c. B: y5 ~
9 i' G  N( r0 t& b: o
/ H4 r/ ^; y, f+ F% ?
转载自：混说Linux
5 P. O1 z. k6 E4 r. s* j/ Z- P
$ s' [, W) c+ S# T0 e) y
$ }# f4 h* h/ Z* V3 W; a

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？
- Z4 P# a4 s- ?0 V: J9 j