一、串口IAP简介
1.1 什么是IAP
0 J8 i2 Q( I" Z. p* s$ @IAP，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
; r* c5 \6 _( m# s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。

3 z: k/ k/ K( j4 q: O
8 z% _7 W6 F, h* N9 |3 u二、串口IAP有什么作用
: e! E4 i( _' u  l4 c6 X3 K' m# s上面我们介绍了什么是IAP，那么这个IAP到底有什么作用呢？

6 U1 Y1 P  F0 S6 l/ n$ C; s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。

( n% |9 C: K9 H" k7 Z4 Z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。

+ b1 }6 x$ R4 U- e5 b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。

; W0 R  j( Q7 ^' m9 w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。


& c9 c' z: ], V- t& R. E三、启动流程
2 C$ H  g% b2 K) x$ b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。
) L4 n  r; V/ m0 S! W
3.1 正常启动流程
7 u  h; O. t  k  H$ R这里的正常启动流程指的是，没有添加IAP的流程。
& r; e  E6 v* b# s* R5 t8 G

/ o9 E  b" ]' v! K

- y" E2 ^* L* x( |. B9 @, p

正常启动流程

( ?* o8 x& e) F0 \3 s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。

* Z! @, {8 u' ^3 s- L6 w1 @3.2 加入IAP后的启动流程
下面是加入IAP之后的启动流程。

, {6 O" f( A8 G

加入IAP启动流程

, ?7 a8 e, q0 E

) N% P( ^+ x5 I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。
* v& ?5 W* Y/ x: G) ?
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。
5 S0 l% I$ Z/ B3 Q' `7 S• 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。

9 @/ J. q1 |5 ?
四、必备知识
44.1 修改程序运行起始地址
. z4 ~  M- B$ r$ x& V$ k2 S点击魔术棒，选择“Target”，修改运行起始地址和代码大小。
! g1 S. O$ ]  f/ I4 `

9 q; C% q( G9 n. x0 G

修改App运行起始地址

7 M) V1 @5 C. D- P2 F9 A
4.2 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. SCB->VTOR = FLASH BASE | 偏移量:

复制代码

4.3 生成.bin文件
7 M' a9 M0 {0 u- [; [# ?点击魔术棒，选择“User”，按照如下配置，输入下面的内容
+ R3 m: W  @! q

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

复制代码

生成.bin文件配置

2 ?  p. i0 G7 x% q/ 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。

编译提示

! Z, i! E0 z2 c
1 v) K! H+ F! a3 r
6 s8 Q6 \/ v) Y8 t五、串口IAP实现
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。

. o2 f1 K4 r# }) n2 \5.1 串口中断服务函数
! h# G8 _4 A# E0 Y- W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。
7 R# m+ h+ K! Z! v+ D3 u

1. /*
   
2. *==============================================================================
   2 p' V( k) ~+ R7 J5 j: e
3. *函数名称：USART1_IRQHandler
   
4. *函数功能：USART1中断服务函数
   
5. *输入参数：无
   
6. *返回值：无
   4 R' y/ g* }# b
7. *备  注：无
   
8. *==============================================================================
   9 C+ c3 n& I6 |* J# I: z' n
9. */
   
10. u32 gReceCount = 0;   // 接收计数变量
    . _" z5 P* P, h/ A
11. // 接收数组
    ! N! U% q, a5 @7 w; `2 l/ S! {
12. // 限制起始地址为0X20001000
    4 T1 A" m; E7 {3 D- j4 K$ `' ^. f
13. // 保证偏移量为 0X200的倍数
    - O. i2 k* L' [0 Y% w$ O) w
14. // 是为了给App留SRAM空间
    ) P( r* v# h: U) q
15. u8 gReceFifo[USART_RECE_MAX_LEN]__attribute__ ((at(0X20001000)));
    
16. 
    
17. void USART1_IRQHandler(void)  
    
18. {
    " U- H+ k2 r* w" U" p. R9 w5 Z& J
19.     if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)   //接收到一个字节  
    
20.     {
    
21.         if (gReceCount < USART_RECE_MAX_LEN)
    
22.         {
    
23.             gReceFifo[gReceCount++] = USART1->DR;
    + R5 h/ H: H) a9 @7 d+ t
24.         }
    5 C% _( P5 K+ H- x: {0 `% A5 b% }2 f
25.         else
    3 a% l1 C& I: Y
26.         {
    
27.             printf ("APP code out of memory!\r\n");
    
28.         }
    
29.     }
    
30. }

复制代码

* u/ j$ Z( F, Y0 I+ U( t5.2 Flash写入程序
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。
) |2 V% l0 n: L& ]

1. /*
   
2. *==============================================================================
   6 Y5 ^. E( l, G( a: D
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
   , V0 R* w/ t3 F$ L/ x% g5 x4 p
5. *输入参数：WriteAddr：写入起始地址；pBuffer：数据指针；
   
6.                         NumToRead：写入（半字）数
   ; O% v- T2 A4 E1 H7 U: q2 o
7. *返回值：无
   
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. *==============================================================================
   
10. */
    # @) e) i! r3 S0 M% f& a6 s
11. 
    & F' C  t5 q" p  C4 {# t
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
    
14.     #define STM32_SECTOR_SIZE   1024   // 字节
    ( N* P4 X+ _9 L& x
15. #else
    8 v6 T/ W. u! N9 y& f
16.     #define STM32_SECTOR_SIZE   2048
    , n3 h- A9 C+ r  e- H6 s
17. #endif
    
18. 
    " r3 E+ D! E0 `; e9 ?% X% {
19. // 一个扇区的内存
    
20. u16 STM32_FLASH_BUF[STM32_SECTOR_SIZE / 2];
    ( |3 |4 g) z' j9 ]9 V3 n
21. 
    % @9 w. T' ]8 R5 g. v# p$ H6 i
22. void Med_Flash_Write (u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)
    % ^. l5 b, w1 j
23. {
    0 Q0 G; @; C5 b- [
24.     u32 secpos;   // 扇区地址
    % k0 w: H6 j/ X( S
25.     u16 secoff;   // 扇区内偏移地址(16位字计算)
    
26.     u16 secremain;   // 扇区内剩余地址(16位计算)   
    ) H$ T; B1 U( E& G
27.      u16 i;   
    
28.     u32 offaddr;   // 去掉0X08000000后的地址
    
29.    
    # L3 s% w7 P  o8 |4 f1 ?* Y
30.     // 判断写入地址是否在合法范围内
    ' I! `% L* j. p  R/ i. A$ C
31.     if (WriteAddr < STM32_FLASH_BASE || (WriteAddr >= (STM32_FLASH_BASE + 1024 * STM32_FLASH_SIZE)))
    
32.     {
    
33.         return;   // 非法地址
    4 d" d' f9 a  X4 u5 P) y. Y/ l
34.     }
    
35.    
    ; G4 w- s0 @7 i8 a, s8 u
36.     FLASH_Unlock();   // 解锁
    5 R/ B0 p3 S' Q) ~- |6 K" g
37.     offaddr = WriteAddr - STM32_FLASH_BASE;   // 实际偏移地址
    ; C" v6 P) D( ~$ M9 w$ R
38.     secpos = offaddr / STM32_SECTOR_SIZE;   // 扇区地址
    
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
    , `. m" I9 m7 g0 |% o$ }& L# v
41.    
    
42.     if (NumToWrite <= secremain)
    * K+ ~' i& u: N5 ?1 G& m
43.     {
    5 f$ L% Q9 n" H' i3 y, ?6 N0 W2 o
44.         secremain = NumToWrite;   // 不大于该扇区范围
    
45.     }
    . h0 {( b" L9 V& f
46.    
    
47.     while (1)
    
48.     {
    7 K! y$ C4 A+ ~1 b) l8 L
49.         // 读出整个扇区的内容
    + {: v/ H* s2 K7 y/ e& d) s# k
50.         Med_Flash_Read(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE,STM32_FLASH_BUF,STM32_SECTOR_SIZE / 2);
    
51.         
    
52.         // 校验数据
    
53.         for (i = 0;i < secremain;i ++)
    
54.         {
    7 \$ {4 |! h8 f3 |  p$ [
55.             // 需要擦除
    / F% l) q: R. ~
56.             if (STM32_FLASH_BUF[secoff + i] != 0XFFFF)
    
57.             {
    
58.                 break;
    
59.             }   
    
60.         }
    & w4 I$ U: }8 Z) j( k
61.         // 需要擦除
    
62.         if (i < secremain)
    
63.         {
    + ]1 n8 u$ D9 [$ g. _8 }' j: g8 k
64.             FLASH_ErasePage(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE);   // 擦除这个扇区
    
65.             
    # P7 F: d1 _) Q  |2 {
66.             // 复制
    : X- V+ G' |% a8 P" p! y
67.             for (i = 0;i < secremain;i ++)
    
68.             {
    
69.                 STM32_FLASH_BUF[i + secoff] = pBuffer[i];   
    
70.             }
    8 P* x. Y) ^% N5 {) V" k4 C
71.             
    
72.             // 写入整个扇区
    0 b. c" q0 q$ l; X) J
73.             Med_Flash_Write_NoCheck(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE,STM32_FLASH_BUF,STM32_SECTOR_SIZE / 2);
    
74.         }
    
75.         else
    
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);
    , q* D2 X  H& Z- o2 `
79.         }
    : N5 [0 S9 L1 w$ L) r# g/ C
80.         
    
81.         if (NumToWrite == secremain)
    & y2 g0 H8 n: g  A: A
82.         {
    
83.             break;   // 写入结束了
    4 w! l8 b( W4 O$ @9 N% w
84.         }
    : ?; i0 p+ l+ \$ V$ ]/ u+ }5 t% Q
85.         // 写入未结束
    * O& G8 F7 A# f1 P2 N( Y
86.         else
    5 S6 C$ o( B! d: Y& \, U$ ?
87.         {
    8 E. e) A/ a' b
88.             secpos ++;   // 扇区地址增1
    
89.             secoff = 0;   // 偏移位置为0   
    3 v8 e! j1 g/ ]# J" p
90.             pBuffer += secremain;   // 指针偏移
    6 J1 I, w0 b8 W  O+ ?0 h; y. O- G
91.             WriteAddr += secremain;   // 写地址偏移   
    
92.             NumToWrite -= secremain;   // 字节(16位)数递减
    
93.             if (NumToWrite > (STM32_SECTOR_SIZE / 2))
    
94.             {
    + W/ L) }1 `* ~
95.                 secremain = STM32_SECTOR_SIZE / 2;   // 下一个扇区还是写不完
    $ ?% o3 c  k9 ]9 G
96.             }
    ! w# C. k3 @' i3 Q
97.             else
    % A! |, s$ g/ j4 ~  a2 _
98.             {
    ! A9 d/ G  \$ {1 ^
99.                 secremain = NumToWrite;   // 下一个扇区可以写完了
    
100.             }
     
101.         }  
     4 l, ]  ?3 s9 N$ a: a& ^$ q7 c
102.     }
     ) j& n, a* _, D; x. W
103.     FLASH_Lock();   // 上锁
     
104. }

复制代码

9 U: @# Y& Z' B! l$ s5.3 IAP程序
3 j  h7 F9 x) M' m4 fIAP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. /*
   ( s; A( [( ?5 l
2. *==============================================================================
   
3. *函数名称：iap_write_appbin
   
4. *函数功能：写入.bin文件
   
5. *输入参数：appxaddr：App程序起始地址；appbuf：缓存App程序的数组；
   0 e3 ]  O9 v2 B6 E: O
6.                         appsize：App程序大小
   
7. *返回值：无
   
8. *备  注：无
   
9. *==============================================================================
   
10. */
    
11. // 对Flash操作的最小单位是16位
    
12. u16 iapbuf[1024];   // 要写入Flash的内容
    % V! N1 F4 T$ ^6 t% }6 q% X3 w
13. 
    
14. void iap_write_appbin (u32 appxaddr,u8 *appbuf,u32 appsize)
    * ?& s5 \# ^1 B7 o1 M* A: D
15. {
    
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
    4 t! p1 O$ b5 k" y
19.    
    3 v+ L" H( j3 }6 b7 b1 [$ C( c" R3 p
20.     u32 fwaddr = appxaddr;   // 当前写入的地址
      ~% d6 P7 N* k7 I! V! M2 ?* T
21.     u8 *dfu = appbuf;   // 指向App代码数组首地址的指针
    + s0 O% Z3 }# t* b0 F
22.    
    
23.     // for循环，2K为单位进行写入
    & ]% {2 K7 f" b
24.     for(t = 0;t < appsize;t += 2)
    : N/ V5 \% X2 e2 O1 ?
25.     {  
    + T4 P2 @$ r/ w: g/ ^- Z8 h
26.         temp = (u16)dfu[1] << 8;
    
27.         temp += (u16)dfu[0];   
    * ~' j' I) s+ V
28.         dfu += 2;   // 偏移2个字节
    4 P/ T6 f' w" L6 H+ l" s* ~- {
29.         iapbuf[i++] = temp;     
    5 i  \+ R8 p6 F4 `, j
30.         if(i == 1024)
    2 u% V  K4 |$ M
31.         {
    
32.             i = 0;
    ; }0 n& ^6 X% `8 d
33.             Med_Flash_Write (fwaddr,iapbuf,1024);
    
34.             fwaddr += 2048;   // 偏移2048  16=2*8所以要乘以2
    
35.         }
    3 V) |8 U; U# I' ~" p
36.     }
    9 T7 A6 \; ^- O1 R
37.     if(i)
    9 d" w- B" x& m# s# S* X3 o
38.     {
    
39.         Med_Flash_Write (fwaddr,iapbuf,i);   // 将最后的一些内容字节写进去
    
40.     }
    
41. }
    , p1 \! c( X5 |0 E; y# H+ U
42. /*
    3 }$ b, l+ A1 w' @' \" [; k" A7 L3 c
43. *==============================================================================
    . b! t- e/ N8 u% C5 T) C
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
    0 A3 n4 q3 h) V! U( W
47. *返回值：无
    
48. *备  注：无
    
49. *==============================================================================
    5 @# j4 o" Q6 V2 y
50. */
    6 d6 i! O7 [+ S: j5 @
51. iapfun jump2app;
    5 ]" P9 {  `  {9 v/ h! E
52. 
    
53. void iap_load_app (u32 appxaddr)
    $ I) w$ u- g" u& [! i  x' [* F. S7 m
54. {
    . E$ |* K7 ?% e! {
55.     if(((*(vu32*)appxaddr)&0x2FFE0000)==0x20000000)   // 检查栈顶地址是否合法
    6 g' O2 X; ~0 m% Y% B/ \
56.     {
    0 b7 Z) D% y; a6 |
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)  
      T! g+ U8 W; s# M* q. L
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.     }
    
61. }

复制代码

* H7 b$ m: l: J5.4 main函数
1 n- n5 W# f+ u5 }0 s: l/ n, g8 Omain函数设计如下
2 {6 j9 g$ M5 F" p- z5 W! m* D

1. int main(void)
   ( L" P+ y0 d7 \' T: r3 ]; J
2. {
   4 m6 p% ]; {/ U# z
3.     u32 curRecCunt = 0;   // 当前接收数量
   2 _$ o2 M: W( A' {, n
4.    
   
5.     // 设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
   & Q" H: n' p7 _7 o4 `: K' V- V* z
6.     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
   
7.     delay_init();   // 延时初始化
   
8.     uart_init(115200);   // 串口初始化
   3 P8 Z& t" w; q) x4 ]" R
9.    
     C! o' l7 |6 w- n
10.     printf ("Enter the Bootloader Code!\r\n");
    
11.    
    4 r: R  b3 K: [, a
12.     while(1)
    
13.   {
    5 q* ?0 \, r, g3 ]
14.         // 如果接收到内容且传输完成
    1 g2 _( W, a0 g6 b; P$ E3 [! m  Y
15.         if (curRecCunt == gReceCount && gReceCount != 0)
    0 c* X! e6 `1 ^( G! ]7 l; n
16.         {
    
17.             printf ("App Code reception complete!\r\n");
    
18.             printf ("The length of the received App code is %d!\r\n",gReceCount);
    - f1 L% t/ R/ x: N! b( O# F$ M
19.             
    " }! R! M  u% T3 r
20.             // 开始准备写入Flash
      h% Z  x# i" @; G; v- H$ g
21.             if(((*(vu32*)(0X20001000+4)) & 0xFF000000) == 0x08000000)   // 判断是否为0X08XXXXXX.
    2 D5 Q# F% a" A" h3 Z
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
    0 f. F3 R7 L7 C" w$ b
25.                 printf("Update complete!\r\n");
    
26.             }
    
27.             else
    
28.             {
    
29.                 printf("Update error!\r\n");
    % C9 y  N' _3 s2 j$ ~1 D' ^- s5 f# l
30.             }
    
31.             
    
32.             // 准备跳转App执行
      T) k. w0 H5 B( c3 Z
33.             if(((*(vu32*)(FLASH_APP1_ADDR+4))&0xFF000000)==0x08000000)   //判断是否为0X08XXXXXX.
    0 T7 v2 y4 ^5 m, B+ M
34.             {
    
35.                 printf("Enter App!\r\n");
    1 `$ M! D- s7 f4 ^. {. K
36.                 iap_load_app(FLASH_APP1_ADDR);   //执行FLASH APP代码
    
37.             }else
    
38.             {
    
39.                 printf("Enter error!\r\n");
    $ r( p; f# q2 X9 C' Y$ Z
40.             }
    
41.         }
    " h$ S5 S3 x6 w4 F7 x6 R" V+ f% d
42.         else   // 未传输完成
    2 e  C* E* t, o' i
43.         {
    , P% l9 O6 T4 a0 T
44.             curRecCunt = gReceCount;   // 更新当前接收数量
    % J7 O- p2 ?1 k
45.             // 延时一定要有，给串口中断留出时间
    
46.             // 如果没有会导致接收不完全
    
47.             delay_ms(10);
    3 j6 v0 h3 |5 n- A" ?9 m% y
48.         }
    2 w. ]9 X& p4 S7 G: C9 y
49.     }
    , A( x, C5 [  t4 E- Y$ y
50. }

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六、注意事项
" Y9 u, G9 ?, \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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