一、串口IAP简介
+ k% [9 f  H* I0 U  z$ B9 _1.1 什么是IAP
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
; y! w* E3 y' H' i; y/ Z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。
+ H! {4 u6 M" u5 P
+ U' |5 s, e1 q, E
& S0 V4 O0 ^+ z" w" u' S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？
+ l) F$ ^, h' U' O
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。
) J2 W1 b6 U, s' \! t" y
. u8 G( X& q0 s: I' T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。
+ b+ b4 g7 Y4 @$ Q$ `, _' {
' e. [" p0 O7 ]; L0 a: C# C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 K1 Q4 u# a% r& p; ?1 [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。

. A# [6 V" u' M+ U
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。

3.1 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。
5 C2 S; C% V$ m( \

正常启动流程

6 g, b# m- J9 E# V+ C& Q! M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。
$ y% Y( l+ R1 F( I
3.2 加入IAP后的启动流程
+ z8 ^, r% T- O$ i下面是加入IAP之后的启动流程。
) C6 C2 K+ t4 f/ ~9 ]

3 f' M" O3 Q6 l5 G, n

加入IAP启动流程

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。

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。
. z3 x5 O7 L+ L5 v: p6 i- T• 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。
8 a3 l& W( g$ x2 v, b

" `8 F4 I2 T  w四、必备知识
7 g/ U* ]  @! W- m! I; i- L44.1 修改程序运行起始地址
0 T3 d1 X; c" H$ @点击魔术棒，选择“Target”，修改运行起始地址和代码大小。

7 D7 I3 l3 q1 }, A6 ~! s/ R

修改App运行起始地址

' o5 |5 x5 t# K; z" E' [5 I& p

2 S( _* N3 ^. v6 C6 g2 m8 N9 b4.2 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

1 Q$ n5 J& e2 Q7 v  Z( O/ n: }' I4.3 生成.bin文件
  Z) U+ a0 {; t# y3 S9 J3 x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

5 x) [8 y' E3 t( j0 u" Z% k

2 {0 ]  W' y$ x! j- V: E2 H

生成.bin文件配置

* z# e8 |, W% o0 c# I2 D6 ]: N0 I
: u. t. m% c+ T0 v
, D  R+ t( [1 q  f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。
  u6 e0 C/ Q9 `3 v5 b5 m
' ]  f2 j8 ]$ N0 W  ^- q1 L

编译提示

# S5 q/ p( g9 D
1 m) Q) }" P. w) ]0 M1 ]
五、串口IAP实现
# E# B  Y0 _, F( b$ j, T3 m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。
/ x8 y7 h, V. X: U
5.1 串口中断服务函数
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。

1. /*
   
2. *==============================================================================
   # q: C6 P5 P# \8 ]& R$ O% C
3. *函数名称：USART1_IRQHandler
   7 e$ ~8 |$ q) @7 V
4. *函数功能：USART1中断服务函数
   8 N& W: v1 e9 u( V  B& u
5. *输入参数：无
   8 y0 H2 H- y6 F1 ]. U9 ]
6. *返回值：无
   
7. *备  注：无
     U) C" B$ S# M3 k, W3 G" b$ e
8. *==============================================================================
   & e& }  Y6 p* A  M( c4 }
9. */
   ' b4 q4 u1 ]( d& G! {% k
10. u32 gReceCount = 0;   // 接收计数变量
    
11. // 接收数组
    
12. // 限制起始地址为0X20001000
    2 J9 `9 F- Z6 G5 i. Q6 n6 c
13. // 保证偏移量为 0X200的倍数
    
14. // 是为了给App留SRAM空间
    
15. u8 gReceFifo[USART_RECE_MAX_LEN]__attribute__ ((at(0X20001000)));
    
16. 
    
17. void USART1_IRQHandler(void)  
    
18. {
    
19.     if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)   //接收到一个字节  
    " O) K3 V- V% y% h9 x
20.     {
    
21.         if (gReceCount < USART_RECE_MAX_LEN)
    ' k% E" f# |: o) o1 V
22.         {
    
23.             gReceFifo[gReceCount++] = USART1->DR;
    3 f" U! y. M, O, a8 t! E/ T
24.         }
      ^+ ]" E& B7 I% c
25.         else
    
26.         {
    ) D* Q' E7 w4 ~$ N* ]
27.             printf ("APP code out of memory!\r\n");
    8 ^- T5 }; b1 t& |
28.         }
    " Q% `% {" A: }9 i9 b4 n
29.     }
    
30. }

复制代码

; @% {7 o  W" |& z3 b* f! j7 E; _$ j% v5.2 Flash写入程序
! @2 g6 k2 p) p9 w% K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。
4 O! p% i+ @- ~& l7 f& h5 E

1. /*
   / ^$ @- u# c( W3 A% z% S4 S
2. *==============================================================================
   ) E$ k, C& Y2 x6 e- z( U+ Z5 \. ?
3. *函数名称：Med_Flash_Write
   0 n% F* K* Z7 {1 F( R3 _
4. *函数功能：从指定地址开始写入指定长度的数据
   
5. *输入参数：WriteAddr：写入起始地址；pBuffer：数据指针；
   3 p' F- G  s: |) w- K, J' Q% z8 U% o
6.                         NumToRead：写入（半字）数
   ( K+ L2 j4 U# J4 _+ g% ]
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. *==============================================================================
   / Y+ g: ~# G# a7 s
10. */
    
11. 
    2 f: r" t- S( x$ m: c, M7 M
12. // 根据中文参考手册，大容量产品的每一页是2K字节
    ! n  O) K0 V8 {9 A" Y
13. #if STM32_FLASH_SIZE < 256
    + G. @" N4 A1 k" G. Q# {
14.     #define STM32_SECTOR_SIZE   1024   // 字节
    - h/ n2 Q. R5 k+ e& z/ u( a0 Y
15. #else
    - d" t9 l, ?, m% s+ E: H
16.     #define STM32_SECTOR_SIZE   2048
    
17. #endif
    
18. 
    ! x, W: X, h2 O2 f
19. // 一个扇区的内存
    
20. u16 STM32_FLASH_BUF[STM32_SECTOR_SIZE / 2];
    - |4 Y8 N+ k/ l1 K6 x" T
21. 
    ' e  I, J1 |. r: }  [0 H$ D% N
22. void Med_Flash_Write (u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)
    
23. {
    
24.     u32 secpos;   // 扇区地址
    
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)   
    4 X% i7 I7 [: U- w) N
27.      u16 i;   
    - X7 L0 [1 P+ L; K
28.     u32 offaddr;   // 去掉0X08000000后的地址
    
29.    
    
30.     // 判断写入地址是否在合法范围内
    3 i( J  y/ v0 G$ L0 D/ f* o: d7 C, O
31.     if (WriteAddr < STM32_FLASH_BASE || (WriteAddr >= (STM32_FLASH_BASE + 1024 * STM32_FLASH_SIZE)))
    : k( K6 l2 U3 g# c9 a+ ]
32.     {
    
33.         return;   // 非法地址
    
34.     }
    
35.    
    
36.     FLASH_Unlock();   // 解锁
    
37.     offaddr = WriteAddr - STM32_FLASH_BASE;   // 实际偏移地址
    : ]0 O) I( H% y
38.     secpos = offaddr / STM32_SECTOR_SIZE;   // 扇区地址
    ' u! F4 ]' \. s* [% E2 y
39.     secoff = (offaddr % STM32_SECTOR_SIZE) / 2;   // 在扇区内的偏移(2个字节为基本单位)
    $ h& C9 F3 N' F( X9 z
40.     secremain = STM32_SECTOR_SIZE / 2 - secoff;   // 扇区剩余空间大小
    5 K% O7 l" i; O8 t. Y6 I
41.    
    ' L% [" B6 s. q2 J$ l; D
42.     if (NumToWrite <= secremain)
    
43.     {
    
44.         secremain = NumToWrite;   // 不大于该扇区范围
    7 ?( j7 V7 X' I, `: L( Z
45.     }
      l8 X, t! ], |8 l+ ?( h( E8 M
46.    
    # M: u6 s% I0 l4 a* {& N: }. b- N
47.     while (1)
    
48.     {
    
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);
    
51.         
    ; U1 M: d6 W& a" d' `- |8 s
52.         // 校验数据
    - n! X* y( A9 g4 p
53.         for (i = 0;i < secremain;i ++)
    5 D+ q5 j' `2 f+ F7 A4 H3 W, H1 R
54.         {
    " X: b) a; R) k/ z5 M+ V' P* E
55.             // 需要擦除
    ( |; b! Q- O* B+ Y4 s( A, G
56.             if (STM32_FLASH_BUF[secoff + i] != 0XFFFF)
    - J. N/ G/ a0 }1 V2 y4 s7 Z! I  V8 f
57.             {
    3 x$ E; Q( |/ P9 d
58.                 break;
    
59.             }   
    
60.         }
    + I. V6 O& w) A% v+ {
61.         // 需要擦除
    
62.         if (i < secremain)
    4 x/ x7 Z2 X, K1 |+ S7 c
63.         {
    4 z! a4 N1 Z4 ?4 t" i* ]
64.             FLASH_ErasePage(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE);   // 擦除这个扇区
    0 p0 y, q5 Q4 U
65.             
    
66.             // 复制
      v& @9 T4 Z1 c/ w- w" i) Q4 F
67.             for (i = 0;i < secremain;i ++)
    
68.             {
    
69.                 STM32_FLASH_BUF[i + secoff] = pBuffer[i];   
    5 K! Y% u, {. {; I
70.             }
    
71.             
    / {' O, c8 X  k) ?8 _( E" m. ]
72.             // 写入整个扇区
    
73.             Med_Flash_Write_NoCheck(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE,STM32_FLASH_BUF,STM32_SECTOR_SIZE / 2);
    ( e, R% b) `) X: K- F  t
74.         }
    ; c0 b: I) [4 a, o/ u/ ?$ P
75.         else
    
76.         {
    
77.             // 写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间
    ! `1 A% N4 A" A$ S4 ]7 j7 H
78.             Med_Flash_Write_NoCheck(WriteAddr,pBuffer,secremain);
    * D# J' k+ U- \+ y( F4 I: Z9 ]
79.         }
    4 L( m$ a/ b* @% ~, H5 {2 ^( u
80.         
    
81.         if (NumToWrite == secremain)
    1 u) A5 e' N; N, Q; J
82.         {
    ) T4 T! e) \: h9 J% g" t
83.             break;   // 写入结束了
    $ i0 L* S' S& q5 d. ^
84.         }
    0 K3 p, u4 N* _1 @
85.         // 写入未结束
    1 Z1 M- d+ R& w: J
86.         else
    ; V6 a1 a. O( N) ]+ h) Y
87.         {
    
88.             secpos ++;   // 扇区地址增1
    
89.             secoff = 0;   // 偏移位置为0   
    
90.             pBuffer += secremain;   // 指针偏移
    5 ]5 f+ H" R! u! q
91.             WriteAddr += secremain;   // 写地址偏移   
    
92.             NumToWrite -= secremain;   // 字节(16位)数递减
    / P3 L3 x. [1 ~, c
93.             if (NumToWrite > (STM32_SECTOR_SIZE / 2))
    . u1 N) W0 q. Q
94.             {
    
95.                 secremain = STM32_SECTOR_SIZE / 2;   // 下一个扇区还是写不完
    % L$ w; c9 w) I
96.             }
    8 H/ y4 [6 {7 N6 T8 q  n8 x7 j9 G
97.             else
    
98.             {
    9 x; S( ]$ z$ M7 Y- ?
99.                 secremain = NumToWrite;   // 下一个扇区可以写完了
    & e2 r% H9 `1 Y" g
100.             }
     
101.         }  
     
102.     }
     5 z5 P/ ~& W/ g# Q2 G1 [! a
103.     FLASH_Lock();   // 上锁
     $ A+ P! |$ A, X' z# u9 ^+ c4 h
104. }

复制代码

5.3 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. /*
   
2. *==============================================================================
   
3. *函数名称：iap_write_appbin
   . b# E6 m! X% T& }  [" b
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；
   
6.                         appsize：App程序大小
   ) r: m/ |6 N  Z* K+ I4 c4 x3 @( {! M
7. *返回值：无
   - F$ h, V/ G# c
8. *备  注：无
   & Y: z* K, s: b# ~; M) N
9. *==============================================================================
   6 w1 i! h! J  f2 V6 T
10. */
    
11. // 对Flash操作的最小单位是16位
    % t7 H0 F$ F$ f0 C. M$ c2 h
12. u16 iapbuf[1024];   // 要写入Flash的内容
      R( l0 G, |- r/ ]
13. 
    8 O- Y& d7 c, y* `" j" `! L$ Z( c/ h, M
14. void iap_write_appbin (u32 appxaddr,u8 *appbuf,u32 appsize)
    
15. {
    4 R( s4 S& j( |' {5 G' ^
16.     u16 t;   // 临时循环变量
    0 b$ `' J7 h3 B& E+ }& m
17.     u16 i = 0;   // 自增索引
    
18.     u16 temp;   // 临时计算变量
    4 d6 ^' ~3 _- c9 x. g4 U
19.    
    
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
    
22.    
    
23.     // for循环，2K为单位进行写入
    
24.     for(t = 0;t < appsize;t += 2)
    ; L. l% m2 }1 f0 t
25.     {  
    1 _% j) D2 x: @, R5 p# |
26.         temp = (u16)dfu[1] << 8;
    9 }' M0 i0 e5 B
27.         temp += (u16)dfu[0];   
    7 z8 O  l. q5 N& Y, i
28.         dfu += 2;   // 偏移2个字节
    
29.         iapbuf[i++] = temp;     
    ; R8 u, g9 H" A+ G
30.         if(i == 1024)
    
31.         {
    
32.             i = 0;
    6 N8 j8 S1 N# q" N# A
33.             Med_Flash_Write (fwaddr,iapbuf,1024);
    
34.             fwaddr += 2048;   // 偏移2048  16=2*8所以要乘以2
    
35.         }
    
36.     }
    
37.     if(i)
    
38.     {
    $ }+ w0 `0 Q# }/ U- Z: I
39.         Med_Flash_Write (fwaddr,iapbuf,i);   // 将最后的一些内容字节写进去
    / ]+ k8 U+ Y2 N6 [0 F
40.     }
    * r% h6 ^( H9 v# D" U+ q. S5 c
41. }
    
42. /*
    . C% K( p* ~/ D
43. *==============================================================================
    9 O$ i+ u) C. i+ ?1 l
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
    ' R1 f. d9 o0 M3 y- E  L+ b
48. *备  注：无
    ! d! P; F1 U/ h' Q
49. *==============================================================================
    & B) _% H2 u; y( T; C( L
50. */
    
51. iapfun jump2app;
    
52. 
      W) D- D, }( |
53. void iap_load_app (u32 appxaddr)
    
54. {
    
55.     if(((*(vu32*)appxaddr)&0x2FFE0000)==0x20000000)   // 检查栈顶地址是否合法
    8 I% S  t) l) M" f: h$ E; K7 V; x% V7 a
56.     {
    
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)  
    
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
    ! D1 [" g, f5 W8 W2 r
60.     }
    % r8 N3 f1 ]2 C$ G
61. }

复制代码

* s( s+ M$ T# u8 E! J* f5.4 main函数
main函数设计如下

1. int main(void)
   * J+ w: u. n& A. b& p8 B
2. {
   & t) n. Z+ P+ z( G
3.     u32 curRecCunt = 0;   // 当前接收数量
   1 t8 J& ]' E+ @* M
4.    
   
5.     // 设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
   & V6 _' P! P6 W% \0 ^) z
6.     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
   
7.     delay_init();   // 延时初始化
   ( ~. ~8 A, F! Q% D9 ~: A. L
8.     uart_init(115200);   // 串口初始化
   $ c% A7 g4 |+ a1 e1 ^6 F1 V% I
9.    
   5 N0 S) A8 C0 V1 n/ p' v9 ?
10.     printf ("Enter the Bootloader Code!\r\n");
    ( ]& `! K  \- z+ y1 ^# K
11.    
    8 e- F! r" D  c: p/ r4 l
12.     while(1)
    5 ?9 G9 h8 T3 o
13.   {
    
14.         // 如果接收到内容且传输完成
    * m& U# `( |( t8 P* w. j2 |" P
15.         if (curRecCunt == gReceCount && gReceCount != 0)
    
16.         {
    
17.             printf ("App Code reception complete!\r\n");
    6 L7 ~3 }/ Q0 J1 A) [) e5 f( k
18.             printf ("The length of the received App code is %d!\r\n",gReceCount);
    
19.             
    ; C! d1 y& k0 ]/ b1 s
20.             // 开始准备写入Flash
    
21.             if(((*(vu32*)(0X20001000+4)) & 0xFF000000) == 0x08000000)   // 判断是否为0X08XXXXXX.
    
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
    
25.                 printf("Update complete!\r\n");
    
26.             }
    % @, \  y4 w- `; J
27.             else
    & H3 u9 e- U5 J
28.             {
    - \, q6 P1 q; K, d$ P! l' G
29.                 printf("Update error!\r\n");
    - X  T) _" y+ e! ?
30.             }
    : u" v; y2 f3 n" M) J2 C
31.             
    9 d! V# L2 ~/ H
32.             // 准备跳转App执行
    
33.             if(((*(vu32*)(FLASH_APP1_ADDR+4))&0xFF000000)==0x08000000)   //判断是否为0X08XXXXXX.
    
34.             {
    
35.                 printf("Enter App!\r\n");
    
36.                 iap_load_app(FLASH_APP1_ADDR);   //执行FLASH APP代码
    
37.             }else
    
38.             {
    
39.                 printf("Enter error!\r\n");
    , p' K  c8 ]- P8 d/ V9 K  S
40.             }
    - B9 h/ O" M" x" T6 f
41.         }
    8 E) X4 |$ N: R1 a
42.         else   // 未传输完成
    ' E4 M+ ~- \9 w) w) `0 q
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
    
46.             // 如果没有会导致接收不完全
    1 M( X7 q! s0 U6 E/ {$ Z4 p
47.             delay_ms(10);
    
48.         }
    
49.     }
    
50. }

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; I  C3 W1 n8 ]3 g' @! S" A六、注意事项
1 q6 g# Q$ D) A6 @9 j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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# c4 [6 Z# W. |) @* P0 M