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。
  _; F" a- Z8 W/ \
1.在线升级知识
0 X# d, ~4 y) |( }3 p2 E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?
8 p6 G2 i$ \: `" M, V/ ]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

: f5 H1 g. S; U; m( P; N- u
! c  R; @; ~/ C4 @9 Y- F
% S* }* b# f- |$ `接下来就可以进入正题了.

进行分区
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:


( [$ W1 V7 R2 _# v/ p' l
7 U) m# F4 r  i4 q0 s0 o9 Q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
App1区存放应用代码
App2区存放暂存的升级代码
7 Z8 V; k, x$ {$ A. M" Q6 z$ p) k7 O

% R1 |; s3 [7 e' s4 {7 R
6 G( P/ M1 N& h, v# A! w总体流程图
! x9 M# S3 {  {- b8 m( o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.
5 u% T2 T3 o5 ^7 L/ ]2 k9 Q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:

4 l) j7 `) S5 a: I* {
! n' Z/ T- G( p1 n0 b5 @! j
  x' i1 V# P; x: x: V2. 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。

流程图分析
以我例程的BootLoader为例：
- k  t8 H: q& I
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


9 M: j! x3 U* n: `. k

+ n; u, D4 O; d' Z程序编写和分析
5 W* s, C3 h8 O9 Z% |所需STM32的资源有:
4 `( |5 r/ @% w4 s& b+ z发送USART数据和printf重定向
  X, U' U& z5 V2 S/ I, hFlash的读写
4 o2 I/ R/ Q" _6 d6 J. r* H" o, b程序跳转指令,可以参考如下代码:

1. /* 采用汇编设置栈的值 */
   
2. __asm void MSR_MSP (uint32_t ulAddr)
   , C" ?  B5 ^- M1 Y7 x1 B. H# d1 m
3. {
   2 p9 u5 F% N. a! p* C
4.     MSR MSP, r0   //设置Main Stack的值
   
5.     BX r14
   
6. }
   - y2 O" d; Y! S3 @) r3 q( S3 \
7. 
   / b  ]; Q5 ?" P  W/ h: x' F1 T
8. /* 程序跳转函数 */
   
9. typedef void (*Jump_Fun)(void);
   
10. void IAP_ExecuteApp (uint32_t App_Addr)
    # H% L  F) J4 O! Y* U4 w
11. {
    , y* Z9 D1 `, I0 f, l- |! M8 p
12.     Jump_Fun JumpToApp;
    
13. 
    
14.     if ( ( ( * ( __IO uint32_t * ) App_Addr ) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000 )  //检查栈顶地址是否合法.
    ; J; g1 k( j* O# Q7 x* j
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)
    
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)
    $ a2 `( t: {) T" S
18.         JumpToApp();                                                //跳转到APP.
    
19.     }
    6 Q9 @* c3 Y  l) M9 G' \% H
20. }

复制代码

% d2 P- A" t4 p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
  b+ r8 ]1 [6 R3. APP的编写
  c! U- f( V: g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。
3 p/ y8 |  _& K8 d! `0 U, F! _5 G. s
流程图分析
以我例程的App1为例：
, k; X5 g+ b* z5 F& M4 {


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：

程序编写和分析
所需STM32的资源有:
发送USART数据和printf重定向
" ^; q3 G% _% g7 |0 v2 i4 b4 z& HFlash的读写
串口的DMA收发
3 L1 b( ~% m! f& uYModem协议相关
Ymodem协议
百度百科[Ymodem协议]
# y, B) G2 n  T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).
+ j. r9 z; Z6 r, g7 i9 cYmodem协议相关介绍可参考我的这篇教程 YModem介绍

3 h  Z% d+ D, S代码分析
; M( t2 k, l; `8 Z/ b. d6 N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
& Y" s* @6 Q: _$ L; V' T- V2 `2 o# ]
' ~: r. x( W- B' ^4 ?5 J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 |  U6 Q' E; q1 d
, N8 s. @" P) S+ u8 b
* Q# k7 O9 Q$ P7 B" g7 }' H

# _6 _9 h4 @) u3 O2 d7 u4 r& w0 f打印版本信息以及跳转指令



5 I9 P. P8 @6 G; Z! pYModem相关的文件接收部分

1. /**
   " H/ X: W9 R( w, \$ G$ |2 {
2. * @bieaf YModem升级
   7 ]/ B9 p1 ?% F2 x* {! b
3. *
   
4. * @param none
   
5. * @return none
   
6. */
   
7. void ymodem_fun(void)
   0 G& P  v  ]2 ^1 V# ?  y
8. {
   
9.     int i;
   
10.     if(Get_state()==TO_START)
    3 y  A- E' g/ D5 |( M
11.     {
    
12.         send_command(CCC);
    # O5 u, h! H% H( r, V5 d6 @
13.         HAL_Delay(1000);
    , E7 V) o7 b5 ?" p* ]+ p
14.     }
    / U5 u9 f3 j5 `$ C+ p
15.     if(Rx_Flag)        // Receive flag
    0 j# V! Y4 ~0 `9 a% x& A
16.     {
    
17.         Rx_Flag=0;    // clean flag
    
18. 
    
19.         /* 拷贝 */
    
20.         temp_len = Rx_Len;
    1 G% {2 a" b9 z. C
21.         for(i = 0; i < temp_len; i++)
    ( S1 A) \/ n3 ~/ t2 C' u1 L" U
22.         {
    ! R4 ^+ D% V; `2 s! \
23.             temp_buf[i] = Rx_Buf[i];
    
24.         }
    ! o7 m1 M2 {: }4 V, s2 R; I) @
25. 
    
26.         switch(temp_buf[0])
    ' i- |. s6 v% ]) i
27.         {
    
28.             case SOH:///<数据包开始
    
29.             {
    2 {7 ]" t1 r8 i# z% R) c! s
30.                 static unsigned char data_state = 0;
    ( R' t+ b2 v9 G3 B. G
31.                 static unsigned int app2_size = 0;
    3 K3 i: f3 ?, i, {" h& f; L# B
32.                 if(Check_CRC(temp_buf, temp_len)==1)///< 通过CRC16校验
    $ N( S1 ~! O  J' n
33.                 {
    
34.                     if((Get_state()==TO_START)&&(temp_buf[1] == 0x00)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 开始
    
35.                     {
    7 X2 V0 X  C: j4 N# C1 _
36.                         printf("> Receive start...\r\n");
      r5 y& O# Q6 K4 }  d4 r4 T
37. 
    
38.                         Set_state(TO_RECEIVE_DATA);
    
39.                         data_state = 0x01;
    
40.                         send_command(ACK);
    
41.                         send_command(CCC);
    
42. 
    ( o, Y0 D3 Q+ x9 P8 y5 X
43.                         /* 擦除App2 */
    
44.                         Erase_page(Application_2_Addr, 40);
    
45.                     }
    2 p# G9 R: ]) n( `+ E  k. J
46.                     else if((Get_state()==TO_RECEIVE_END)&&(temp_buf[1] == 0x00)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 结束
    : {1 @2 x! A* t, X
47.                     {
    
48.                         printf("> Receive end...\r\n");
    9 H) e2 ?: C& T3 @
49. 
    
50.                         Set_Update_Down();
    
51.                         Set_state(TO_START);
    0 T# W$ N$ e8 l1 C0 U( t& W( ~
52.                         send_command(ACK);
    
53.                         HAL_NVIC_SystemReset();
    # ]/ U% l, N- C7 Z
54.                     }
    
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
    ! g7 C, f* i2 ^& o! j
56.                     {
    9 G: C0 q6 M8 N4 V" I# H. c5 L
57.                         printf("> Receive data bag:%d byte\r\n",data_state * 128);
    
58. 
    " @) E5 A# b' @" s) x/ r
59.                         /* 烧录程序 */
    
60.                         WriteFlash((Application_2_Addr + (data_state-1) * 128), (uint32_t *)(&temp_buf[3]), 32);
    - I# A+ @/ h" D- `- a
61.                         data_state++;
    : i! d4 u, U9 w2 U  q$ `# L
62. 
    ) q. ?/ Q7 k7 h& `
63.                         send_command(ACK);
    
64.                     }
    0 X& }  u4 ~* ?) E3 u8 @+ b
65.                 }
    7 t7 H' q% ?* O
66.                 else
    
67.                 {
    + X& E$ O; G5 x; `
68.                     printf("> Notpass crc\r\n");
    " l3 l' ?. w' I# a2 V& Z: p
69.                 }
    1 l+ E% _' d% h2 w* }
70. 
    
71.             }break;
    % z2 [: B4 ?% P! T* t
72.             case EOT://数据包开始
    5 p' M1 l& {2 h4 h; B2 Q
73.             {
    
74.                 if(Get_state()==TO_RECEIVE_DATA)
    
75.                 {
    
76.                     printf("> Receive EOT1...\r\n");
    ( _% B1 a8 g5 m; a
77. 
    
78.                     Set_state(TO_RECEIVE_EOT2);
    : D0 a* v; s" T5 h/ E2 a9 v
79.                     send_command(NACK);
    + Z+ C7 `+ J0 H/ r! N
80.                 }
    / A/ u) N4 Z+ Y  M/ H( Q
81.                 else if(Get_state()==TO_RECEIVE_EOT2)
    
82.                 {
    
83.                     printf("> Receive EOT2...\r\n");
    ( ]" w  O5 [! O3 Q! U- ~9 t9 O/ R" D
84. 
    / [9 ]. j( C* m! u: e/ s
85.                     Set_state(TO_RECEIVE_END);
    / Y: V& A9 s- a% F
86.                     send_command(ACK);
    
87.                     send_command(CCC);
    ( I( G9 j' S; g' \/ z$ M# [
88.                 }
    
89.                 else
    
90.                 {
    * o/ ?% Z* \1 M% T% A/ c2 X" }  i) H$ O
91.                     printf("> Receive EOT, But error...\r\n");
    % E4 y1 M& U4 H: C
92.                 }
    # [/ h5 a' W3 C, q& z+ o7 Q, y
93.             }break;
    7 t8 A6 h0 W  h! Y, \: q3 e/ w
94.         }
    
95.     }
    
96. }

复制代码

1 K! {! T1 ^" ?" ?8 M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.
* `& U4 q2 R1 i( p- p! B  A# _" k1 b
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。
: B" U  q* u0 ?- [" I3 p: |, q8 w5 [/ N
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」。

/ n; k, _* t! P+ F
: H" N( {7 D# G7 r) [
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)
* E% M3 P# z# n3 R: ~1 w: m


% @3 @' d2 Q# r: T5 `) C烧录代码
) F1 `" ]; j5 `/ W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
* x+ Q  V/ j5 I4 _) w- L( Y3 b


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
8 X& C* v1 t: E7 T+ H同时也要修改擦除方式为Erase Sectors, 见下图
) |2 U6 U1 C2 Y( t& J7 Y! e

  w& |" s8 l+ m/ f
! h% e6 k6 o0 L/ h$ r: ?1 [

, G. c" w! a% s# }4 U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
' H* G' A: V5 Y0 b, d$ ^


. N- Q  b, E* b$ y0 [: y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
1 Z5 B1 l3 I5 o: ^& J, S1 V/ l0 k
$ F" h+ S9 r2 h, M) G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



使用Xshell进行文件传输
5 G' A: N& e+ r) V. N  W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

) {, Q; j8 l, g4 O
# c- f1 |! J7 b6 |( g6 S
: V8 Y4 S! ?' _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 i; a/ D% l3 O1 Z" y2 |# |( c5. 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。

2 g$ N$ d  X, n+ ~
: h) Z0 `9 _- v: n+ Q
转载自：混说Linux


7 _& W' y# C! ^8 u" u/ H

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？