一、串口IAP简介
0 N3 ]# Z- y; W2 M/ l6 Q1.1 什么是IAP
' }& n2 K% m4 w, nIAP，英文全称In Application Programming，在应用中编程。很好理解，就是在程序运行过程中我们进行程序的烧写，或者叫升级。

1.2 STM32下载程序
我们都知道，STM32可以利用串口下载程序，这是因为ST公司在产线上就在产品中内嵌了自举程序。所谓的自举程序，实际就是支持我们通过串口下载程序的代码。自举程序被存放在系统存储区，因此如果我们需要通过串口下载程序，需要将Boot0接高电平，Boot1接低电平，让程序从系统存储器开始运行，运行自举程序。下载完成后我们再将Boot0接地，让程序从主闪存存储器开始运行。自举程序是我们用户无法修改的。
% d/ X9 N+ I7 Y1 w

9 h$ Y$ D6 G! ?5 ?. d0 _二、串口IAP有什么作用
上面我们介绍了什么是IAP，那么这个IAP到底有什么作用呢？

首先介绍两个词——Bootloader和Application。Bootloader实际就是一段引导程序，单片机上电后先执行Bootloader程序，然后再执行用户编写的应用程序Application。介绍完这两个词，我们来介绍一下IAP有什么作用。比如我们生产了A，B两款产品。A产品是某个精密器件的一部分，B产品是一款物联网产品。我们的产品销售范围很广，远销海外。

; E+ o. e! w/ H某天A产品的某个客户反映了一个Bug，我们编写好了程序，需要进行程序更新，或者叫升级。利用IAP，我们可以在程序运行时，通过预留的通信接口直接烧写程序。而不需要再把整个设备拆开，像我们调试时那样下载程序。甚至我们可以直接给客户邮寄一个小设备，客户直接进行傻瓜式升级。

又过了一段时间，B产品的程序出现了一个Bug，风险等级比较低，但是依旧需要全体升级程序。我们总不能挨个产品派人去升级，成本极大。这时候又轮到我们的IAP出场了。它可以在所有设备在线运行的情况下，直接通过网络下发升级程序，实现在线升级，节约了大量的人力成本。
1 ^% X# [; O# w* ]7 }
' ]. a% t( ]3 T2 g1 d通过上面这两个例子，大家应该能够基本了解IAP的用处，使用IAP让我们不需要再使用调试器进行下载，甚至实现设备的在线升级。
7 G0 Q# Y5 v" _8 U
$ C& e" |: X- Z% Z
三、启动流程
在介绍如何实现IAP之前，我们先来简单了解以下STM32的启动流程。

3 |' C# N* ?" J* S3.1 正常启动流程
这里的正常启动流程指的是，没有添加IAP的流程。
* o6 d+ Q! u7 J9 |: `
% n0 f7 w$ v9 p/ c- g& Z

/ U: C. U# |1 B# ?9 M1 I% f2 C2 q: s

正常启动流程

程序启动时首先开辟栈空间，配置栈顶指针。然后配置堆空间。配置完成后，建立中断向量表，在中断向量表中找到复位中断，开始执行复位中断服务函数，然后跳转到main函数中，执行用户代码。当用户代码中有中断请求时，会回到中断向量表，根据中断源执行相应的中断服务函数。

3.2 加入IAP后的启动流程
6 `- g& O8 s1 l" \- l( B下面是加入IAP之后的启动流程。

加入IAP启动流程

+ P0 r8 F& O% t
5 k* @- F% z4 o( s  Y, C
! U6 ?8 M  ?7 W( Q7 H; a* X可以看到，与上面不同的是，加入IAP后，执行完复位中断服务函数后直接进入IAP的main函数。在执行完IAP之后，跳转至新写入程序的复位向量表，取出新程序的复位中断向量的地址，并跳转执行新程序的复位中断服务程序，随后跳转至新程序的main 函数。

; `: K# b" |$ k$ E8 U4 F由上面的两个启动过程我们可以看出
• 新程序必须在 IAP 程序之后的某个偏移量为 x 的地址开始。
# [4 M. W- ^2 k: O+ g• 必须将新程序的中断向量表相应的移动，移动的偏移量为 x。
% ?6 H# a; @% f. G8 K- p
6 S5 e0 G& j: B8 u9 s3 s, k- L
四、必备知识
44.1 修改程序运行起始地址
8 p0 O3 l/ i' r& V  Z点击魔术棒，选择“Target”，修改运行起始地址和代码大小。
+ E3 h4 \" o0 N8 g5 W% l3 I! s
. U; O! F4 {# E- n- J) t- Z) R

修改App运行起始地址

+ f( e! I  p+ j# V
; ~* M2 l( A1 j5 E6 s, i! w4.2 设置中断向量表偏移
VTOR 寄存器存放的是中断向量表的起始地址。如果要设置中断向量表偏移，只需要在main函数最开始添加如下语句即可
1 m) \$ Y" v  z. q' L+ P5 V

1. SCB->VTOR = FLASH BASE | 偏移量:

复制代码

4.3 生成.bin文件
点击魔术棒，选择“User”，按照如下配置，输入下面的内容

1. fromelf --bin -o "$L@L.bin" "#L"

复制代码

生成.bin文件配置

( I: V6 Y2 E( e

点击编译，不报错就可以，去设置的输出文件夹中就可以找到对应的.bin文件。
1 p( S* f$ y3 {, y( G8 t9 R

编译提示

1 h5 x) M& g1 i* Z' D7 D) `
1 Y7 @+ T- r; ^, B& t" K! ]% L五、串口IAP实现
( ~8 f. d4 _5 h# ~本次的目标是实现一个串口IAP，也就是编写Bootloader，在程序运行过程中实现程序的下载。Bootloader程序应该可以通过串口接收上位机发来的.bin文件（App程序），检查后将.bin文件写入到Flash特定位置，然后跳转到App程序运行。

/ J* J  K8 _. L1 z8 p5.1 串口中断服务函数
! ^: v8 z: I  N# S, T本次的串口中断服务函数与之前不同，这里单独贴出来。需要定义一个接收数组，接收数组的起始地址限制为0X20001000。接收数组最多可以接收55K字节，可以根据需要调整。但是需要注意的是，数组的大小需要比App程序要大，而且不能超过芯片的SRAM空间大小。
8 ?  |" R4 i3 C; r! Q# g( d, Z6 O7 x

1. /*
   + q1 ?. G* c* d6 N7 h: r
2. *==============================================================================
   
3. *函数名称：USART1_IRQHandler
   * R" Q1 O6 ~. J( R, u
4. *函数功能：USART1中断服务函数
   
5. *输入参数：无
   
6. *返回值：无
   
7. *备  注：无
   2 w; C$ \1 w/ s! s6 ^9 K, M! f
8. *==============================================================================
   
9. */
   
10. u32 gReceCount = 0;   // 接收计数变量
    
11. // 接收数组
    : ?0 f7 }( B5 `4 M
12. // 限制起始地址为0X20001000
    
13. // 保证偏移量为 0X200的倍数
    8 a# I& f! E6 _! E
14. // 是为了给App留SRAM空间
    
15. u8 gReceFifo[USART_RECE_MAX_LEN]__attribute__ ((at(0X20001000)));
    7 v- x2 a6 i$ H. a
16. 
    
17. void USART1_IRQHandler(void)  
    
18. {
    * `) P/ r& Y9 w1 W" [
19.     if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)   //接收到一个字节  
    
20.     {
    
21.         if (gReceCount < USART_RECE_MAX_LEN)
    & m/ f3 r: o- ]+ [- a- f7 t# l( ^, q
22.         {
    
23.             gReceFifo[gReceCount++] = USART1->DR;
    
24.         }
    
25.         else
      j5 w  j+ o" V, l" M8 V% F
26.         {
    
27.             printf ("APP code out of memory!\r\n");
    , X8 B' L- `: y/ \/ j( O& H& c$ _
28.         }
    3 _/ d+ P: c0 I) U
29.     }
    0 K, y* j' N+ ~$ K
30. }

复制代码

( x: d4 R. l) |: X7 J& [: F5.2 Flash写入程序
+ {. S9 b/ Z( M关于Flash程序，这里就不在赘述，只是贴一下带检查的写入程序。其他具体内容可以到博主STM32速成笔记专栏查看。
. ]+ M6 `8 B  C( e2 K

1. /*
   ) _/ y; E; U9 L" L$ y
2. *==============================================================================
   & v  [# J7 ?1 S$ y' t. s
3. *函数名称：Med_Flash_Write
   
4. *函数功能：从指定地址开始写入指定长度的数据
   1 D& R# z1 _: g1 O. V4 z8 {
5. *输入参数：WriteAddr：写入起始地址；pBuffer：数据指针；
   
6.                         NumToRead：写入（半字）数
   
7. *返回值：无
   / Y% E( r& P. n- t4 O3 Q4 S
8. *备  注：对内部Flash的操作是以半字为单位，所以读写地址必须是2的倍数
   
9. *==============================================================================
   ' e) E+ n1 T; y! @) l
10. */
    $ ^1 F1 Y4 D( B( d# l1 W
11. 
    
12. // 根据中文参考手册，大容量产品的每一页是2K字节
    
13. #if STM32_FLASH_SIZE < 256
      Y6 ]9 z4 G6 L& O4 G1 e2 y
14.     #define STM32_SECTOR_SIZE   1024   // 字节
    
15. #else
    
16.     #define STM32_SECTOR_SIZE   2048
    ; M: N9 X. @% p0 |
17. #endif
    
18. 
    7 B# p0 |6 B) B1 x* k
19. // 一个扇区的内存
    # p6 Q7 E1 K! `0 ~, d' {
20. u16 STM32_FLASH_BUF[STM32_SECTOR_SIZE / 2];
    7 l1 k7 d, \  `( J* O, L
21. 
      b& e% [$ J# g4 c) \
22. void Med_Flash_Write (u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)
    ) B  a5 `8 w  I4 Q! x6 C# O
23. {
    2 D4 w) q6 `  V5 o
24.     u32 secpos;   // 扇区地址
    
25.     u16 secoff;   // 扇区内偏移地址(16位字计算)
    7 U! ~+ o: g; @' P* U- l
26.     u16 secremain;   // 扇区内剩余地址(16位计算)   
    6 X1 H, z4 ?" ~/ w, N+ ~
27.      u16 i;   
    - d) B9 X2 _! O) d" q% R4 m
28.     u32 offaddr;   // 去掉0X08000000后的地址
    " G$ |7 H. i9 S5 q. @
29.    
    3 X, q$ J! O0 |# ^
30.     // 判断写入地址是否在合法范围内
    7 E( x- n1 X( a8 i% p9 \- P5 _- c+ }! l
31.     if (WriteAddr < STM32_FLASH_BASE || (WriteAddr >= (STM32_FLASH_BASE + 1024 * STM32_FLASH_SIZE)))
    
32.     {
    
33.         return;   // 非法地址
    
34.     }
    
35.    
    
36.     FLASH_Unlock();   // 解锁
    % _% m6 D7 g7 g1 m0 N$ }& T# U
37.     offaddr = WriteAddr - STM32_FLASH_BASE;   // 实际偏移地址
    
38.     secpos = offaddr / STM32_SECTOR_SIZE;   // 扇区地址
    0 ]& q! O8 R( J4 s0 K. ?7 r
39.     secoff = (offaddr % STM32_SECTOR_SIZE) / 2;   // 在扇区内的偏移(2个字节为基本单位)
    
40.     secremain = STM32_SECTOR_SIZE / 2 - secoff;   // 扇区剩余空间大小
    : o# ?4 W0 h2 B' [9 n
41.    
    ! Q# W8 t& I/ H
42.     if (NumToWrite <= secremain)
    ( B3 H+ A2 m) D$ ^8 y2 j2 C" y
43.     {
    8 B# T, T5 b$ i
44.         secremain = NumToWrite;   // 不大于该扇区范围
    
45.     }
    
46.    
    
47.     while (1)
    8 E" _. ?- t- |: k
48.     {
    2 R' t7 J* Q3 O1 e& D% X
49.         // 读出整个扇区的内容
    
50.         Med_Flash_Read(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE,STM32_FLASH_BUF,STM32_SECTOR_SIZE / 2);
    $ i: o! t' Y. y* o1 _' H. [; z
51.         
    
52.         // 校验数据
    
53.         for (i = 0;i < secremain;i ++)
    
54.         {
    $ o; @: Y7 O& d& R( A" X
55.             // 需要擦除
    * h6 H+ P1 l3 V2 D3 R+ D" h: d: Z
56.             if (STM32_FLASH_BUF[secoff + i] != 0XFFFF)
    5 V) n. T# C  c: ^
57.             {
    , w+ t; S9 n) V$ V
58.                 break;
    , h; r( F  Q; o% `6 l$ T
59.             }   
    6 \6 Q4 n! D: [6 Q( y
60.         }
    8 ^8 X  M2 N5 _5 Q! W. x3 u5 U1 I. y
61.         // 需要擦除
    
62.         if (i < secremain)
    * _# o+ O- A# e5 o+ o+ b6 L7 q) [
63.         {
      Z8 M, I" x; N( x: c2 k8 p
64.             FLASH_ErasePage(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE);   // 擦除这个扇区
    8 t- E2 z& o/ M( e* d
65.             
    
66.             // 复制
    9 c$ t0 _6 m+ m# Z" z" U" z9 z
67.             for (i = 0;i < secremain;i ++)
    8 r5 S; R% O3 S2 Y& J$ c: {' a
68.             {
    % f% f) z/ K2 a# N5 v4 n4 p
69.                 STM32_FLASH_BUF[i + secoff] = pBuffer[i];   
    
70.             }
    
71.             
    
72.             // 写入整个扇区
    0 W1 V" x% t/ @8 _/ r4 Y
73.             Med_Flash_Write_NoCheck(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE,STM32_FLASH_BUF,STM32_SECTOR_SIZE / 2);
    
74.         }
    
75.         else
    ; ]( D  V, `" O1 U: _6 z2 D$ ^
76.         {
    
77.             // 写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间
    
78.             Med_Flash_Write_NoCheck(WriteAddr,pBuffer,secremain);
    
79.         }
    5 b2 e5 e0 p% x: Z6 {  M
80.         
    
81.         if (NumToWrite == secremain)
    
82.         {
    
83.             break;   // 写入结束了
    
84.         }
    ( v6 l* G+ Z) u) Q6 o
85.         // 写入未结束
    
86.         else
    
87.         {
    " w4 r8 k) r* u( ?/ y- F9 e
88.             secpos ++;   // 扇区地址增1
      G) s/ N$ ]1 {2 K0 C. ^
89.             secoff = 0;   // 偏移位置为0   
      k# {# L6 ]( x: F$ l8 E
90.             pBuffer += secremain;   // 指针偏移
    ; ?; r0 P- u7 G% d" G7 l) M
91.             WriteAddr += secremain;   // 写地址偏移   
    . r! @: i9 D- p: l6 R7 }* i4 L
92.             NumToWrite -= secremain;   // 字节(16位)数递减
    & w  A8 @, q( T8 |$ b6 \# C/ r
93.             if (NumToWrite > (STM32_SECTOR_SIZE / 2))
    
94.             {
    
95.                 secremain = STM32_SECTOR_SIZE / 2;   // 下一个扇区还是写不完
    
96.             }
    ( q5 [7 N4 {+ v
97.             else
    
98.             {
    / \# D5 _' n2 Q
99.                 secremain = NumToWrite;   // 下一个扇区可以写完了
    
100.             }
     4 Y' N- I$ e8 Y( L  |* ^+ J9 D
101.         }  
     2 s. L! N% Q: q$ Z  ?. v
102.     }
       ]! p" c" P1 `/ z
103.     FLASH_Lock();   // 上锁
     
104. }

复制代码

; u1 O5 j9 N7 ]& y3 D( w5.3 IAP程序
IAP程序包含两部分，一部分是将接收到的.bin文件写入Flash，另一部分是跳转到App执行。

1. /*
   1 E2 V' [% j; \0 s' s. {- b
2. *==============================================================================
   ; k0 z) m  O2 \( Z$ N
3. *函数名称：iap_write_appbin
   3 o6 }" n  n8 b' L( B
4. *函数功能：写入.bin文件
   8 t* W0 X/ p' c, h0 M
5. *输入参数：appxaddr：App程序起始地址；appbuf：缓存App程序的数组；
   ; L" v6 r' Z- V# t; t$ J5 S) h
6.                         appsize：App程序大小
   & R% i; z2 ?1 b3 |: @- x
7. *返回值：无
   % J. G, P/ O( G, d
8. *备  注：无
   4 h' y+ |/ F0 L) r3 H" V" m& q
9. *==============================================================================
   9 E3 n2 v: |1 u
10. */
    " R& z" E+ f; c; O$ H
11. // 对Flash操作的最小单位是16位
    # Q& N( U4 m) g, `: E: J; d: L7 K
12. u16 iapbuf[1024];   // 要写入Flash的内容
    5 A" G4 \% u0 R* [! i  M
13. 
    / q( z- f3 {3 ]0 f- ^/ V
14. void iap_write_appbin (u32 appxaddr,u8 *appbuf,u32 appsize)
    
15. {
    / S: U' L5 c7 B
16.     u16 t;   // 临时循环变量
    
17.     u16 i = 0;   // 自增索引
    
18.     u16 temp;   // 临时计算变量
    ( Y- p6 F8 H1 I# [- `7 ^! l' _
19.    
    6 S& E7 |+ h/ y9 g/ J! c, q
20.     u32 fwaddr = appxaddr;   // 当前写入的地址
    
21.     u8 *dfu = appbuf;   // 指向App代码数组首地址的指针
    ; z* C: g! b! J
22.    
    3 U- {- p4 l) Q& N9 t; `' g
23.     // for循环，2K为单位进行写入
    
24.     for(t = 0;t < appsize;t += 2)
    
25.     {  
    + ?# K/ Z" X; |% k0 c# |: L0 W# B3 ]3 g
26.         temp = (u16)dfu[1] << 8;
    
27.         temp += (u16)dfu[0];   
    % X0 H+ z8 q1 ^0 g6 X
28.         dfu += 2;   // 偏移2个字节
    * h1 a. p7 O9 v# J; u8 H
29.         iapbuf[i++] = temp;     
    
30.         if(i == 1024)
    + Y) L# d6 U; I
31.         {
    # Z* ^( Z5 G# }* C$ U9 d
32.             i = 0;
    
33.             Med_Flash_Write (fwaddr,iapbuf,1024);
    1 f4 V6 H, J6 ]1 p; T5 A
34.             fwaddr += 2048;   // 偏移2048  16=2*8所以要乘以2
    : e4 j2 l8 e0 r7 T) d" ?
35.         }
    . D% [; d+ @, N3 R; y9 ^2 r
36.     }
    
37.     if(i)
    
38.     {
    
39.         Med_Flash_Write (fwaddr,iapbuf,i);   // 将最后的一些内容字节写进去
    
40.     }
    6 r; G( Z9 m: K8 c% q: J. }
41. }
    : {4 n3 _2 y6 p6 c% G( V( E6 [
42. /*
    3 [; m; |1 M. w$ m: b* c4 W: P" ^% Y
43. *==============================================================================
    9 Z: E8 p3 y  C& p5 |) U- i
44. *函数名称：iap_load_app
    
45. *函数功能：跳转到App
    
46. *输入参数：appxaddr：App程序起始地址
    
47. *返回值：无
    
48. *备  注：无
    
49. *==============================================================================
    
50. */
    $ d6 T# Z& s# _, O. t
51. iapfun jump2app;
    
52. 
    8 Y9 Y0 y7 m0 Z8 ~3 e9 ?* S# z% i
53. void iap_load_app (u32 appxaddr)
    ' F* U& B+ n4 \: S$ y2 I% @+ \
54. {
    
55.     if(((*(vu32*)appxaddr)&0x2FFE0000)==0x20000000)   // 检查栈顶地址是否合法
    + w, V$ F' q+ {5 [, D
56.     {
    / ^' R& Q" T! c* y
57.         jump2app=(iapfun)*(vu32*)(appxaddr+4);   // 用户代码区第二个字为程序开始地址(复位地址)  
    # K2 A4 L. ?; g/ T0 n: ?
58.         MSR_MSP(*(vu32*)appxaddr);   // 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)
    
59.         jump2app();   // 跳转到APP
    
60.     }
    . |" n/ i% {8 T
61. }

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% }* O$ n9 v* c9 Y8 d6 q' ]/ c; A5.4 main函数
: P5 W4 k; L3 I6 B1 y2 qmain函数设计如下

1. int main(void)
   , ~. e$ q3 r) E5 \# I& P( v. x
2. {
   ) o0 d/ i4 O( \, Q$ L3 @- h
3.     u32 curRecCunt = 0;   // 当前接收数量
   
4.    
   % a. U4 J% a! r
5.     // 设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
   
6.     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
   ! Y! W3 y& c2 O# D$ }$ h
7.     delay_init();   // 延时初始化
   4 t% U9 x5 d! Z. @1 r4 [9 b# f
8.     uart_init(115200);   // 串口初始化
   - K  D" m+ O# V; P5 @
9.    
   - V) G5 }& _; e% p& s( h( D
10.     printf ("Enter the Bootloader Code!\r\n");
    7 I2 n8 d" e% L6 F1 h4 ]
11.    
    
12.     while(1)
    5 x- p( X3 Y6 e2 E4 ~8 ~7 V" m+ E
13.   {
    0 _7 K+ n0 O: z) E
14.         // 如果接收到内容且传输完成
    
15.         if (curRecCunt == gReceCount && gReceCount != 0)
    
16.         {
    
17.             printf ("App Code reception complete!\r\n");
    
18.             printf ("The length of the received App code is %d!\r\n",gReceCount);
    
19.             
    ( V8 q1 S9 Z. a
20.             // 开始准备写入Flash
    ! w+ T1 {% ?$ M4 o: E: N
21.             if(((*(vu32*)(0X20001000+4)) & 0xFF000000) == 0x08000000)   // 判断是否为0X08XXXXXX.
    + ?/ C- V, Y. b' W
22.             {
    
23.                 iap_write_appbin(FLASH_APP1_ADDR,gReceFifo,gReceCount);   // 更新FLASH代码  
    
24.                 gReceCount = 0;   // 清零接收计数变量
    ( }% ^% S) Q: a: z; |
25.                 printf("Update complete!\r\n");
    
26.             }
    
27.             else
    ' ?$ X0 m, J$ O
28.             {
    
29.                 printf("Update error!\r\n");
    ' U# I7 x& S0 \& h. O8 p
30.             }
    & v2 _* J0 r8 j0 A
31.             
    
32.             // 准备跳转App执行
    
33.             if(((*(vu32*)(FLASH_APP1_ADDR+4))&0xFF000000)==0x08000000)   //判断是否为0X08XXXXXX.
    " ~! H9 e' h: b9 `2 G* f
34.             {
    
35.                 printf("Enter App!\r\n");
    
36.                 iap_load_app(FLASH_APP1_ADDR);   //执行FLASH APP代码
    
37.             }else
    " S# O6 `# f6 B7 i
38.             {
    
39.                 printf("Enter error!\r\n");
    ( e  j. i: J) r+ j+ ?9 n/ k
40.             }
    
41.         }
    + n1 H8 u3 E; _" y* I
42.         else   // 未传输完成
    , w; s3 f9 k4 p) _0 R5 v
43.         {
    
44.             curRecCunt = gReceCount;   // 更新当前接收数量
    
45.             // 延时一定要有，给串口中断留出时间
    : K0 z& k3 n0 Q3 \
46.             // 如果没有会导致接收不完全
    
47.             delay_ms(10);
    
48.         }
    
49.     }
    - G5 H. x" `! w" ?3 \
50. }

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% F8 O- y& r% [) y六、注意事项
需要注意的是，上面的程序中App程序是从0x8010000开始，需要配置好程序起始地址和中断向量表偏移。

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