STM32 Bootloader设计（IAP）

用于单片机的IAP更新
传输协议使用YMOEDEM

IAP

STM32 Bootloader设计（IAP）
前言
一、IAP原理
二、配置
- 1、FLASH程序区域最少要分为两个区域：
- 2、APP重设中断向量表
三、bootloader设计

前言

因设备进入使用阶段后，不适合使用jtag等方式擦写程序，故增加bootloader，以便对程序进行更新。
细节可以参考正点原子的IAP设计方式，但是正点原子使用的是整包传输的办法，如现场环境比较恶劣，数据可能有故障丢包的问题，虽然做了栈地址检测，还是不建议整包发送，增加协议校验更为安全。

设备使用的是：STM32F7系列

一、IAP原理

简单阐述下原理，贴图如下：
在这里插入图片描述
在图所示流程中，STM32F767 复位后，还是从 0X08000004 地址取出复位中断向量的地址，并跳转到复位中断服务程序，在运行完复位中断服务程序之后跳转到 IAP 的 main 函数，如图标号①所示，此部分同图一样；在执行完 IAP 以后（即将新的 APP 代码写入STM32F767 的 FLASH，灰底部分。新程序的复位中断向量起始地址为 0X08000004+N+M），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，如图标号②和③所示，同样 main 函数为一个死循环，并且注意到此时 STM32F767 的 FLASH，在不同位置上，共有两个中断向量表。
在 main 函数执行过程中，如果 CPU 得到一个中断请求，PC 指针仍强制跳转到地址0X08000004 中断向量表处，而不是新程序的中断向量表，如图标号④所示；程序再根据我们设置的中断向量表偏移量，跳转到对应中断源新的中断服务程序中，如图标号⑤所示；在执行完中断服务程序后，程序返回 main 函数继续运行，如图标号⑥所示。
简单来说：就是通过改变中断向量表指向的位置，达到偏移效果，让程序跑到APP部分执行。

二、配置

1、FLASH程序区域最少要分为两个区域：

1）bootloader 程序，起始地址:0x8000000,大小：0x10000 。

2）app程序，起始地址：0x8010000 ，大小：0xF0000
（最好再分第三区作为备份区）

bootloader部分，KEIL配置如下：

我这里Bootloader配置大小用的默认0x100000,但实际最大不可以超过0x10000,不能超过APP的部分，代码大小可以通过编译程序后的信息查看。
app部分，KEIL配置如下：

2、APP重设中断向量表

因为程序跳转APP之后，首先复位会进入系统配置初始化，再到Main函数（由startup文件决定）
在这里插入图片描述

此时需要手动改变中断向量表的位置，使app能一直进入循环中，
在APP代码中的Main（）函数开头修改偏移量（0x10000）。
代码如下（示例）：

int main(void)
{
	SCB->VTOR = FLASH_BASE | 0x10000; //设置偏移
	
	while(1)
	{
		；
	}
}

此时配置已经完成，下一步就是bootloader接收代码并执行跳转APP部分

三、bootloader设计

一个最简易的bootloader可以分为三部分：

1、接收程序包（app）
2、写入对应FLASH区域
3、跳转APP

1.接收包

接收主要是通过串口接收，协议方式可以自行拟定，我选用的是YMOEM协议，具体操作请查看本人另一篇文章：

接收的包需要是APP转成的.bin文件，转化方法如下：
1、打开APP程序，设置output名字

2、利用KEIL自带的fromelf.exe在编译后生成.bin文件。
在User / Run#1 勾选，并填入：

C:\Keil_v5\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe  --bin -o  ..\OBJ\M1.bin ..\OBJ\M1.axf

在这里插入图片描述
注意：
1）fromelf.exe在keil安装目录下，自行修改位置。如 C:\Keil_v5\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe

2）修改对应的文件名XX，如
…\OBJ\XX.bin …\OBJ\XX.axf

编译完成后即可在OBJ中发现.bin文件，再通过串口发送至Bootloader。

2.写FLASH

将接收到的代码写入区划好的APP区域
代码如下（示例）：

printf("开始更新固件...\r\n");	
if(((*(vu32*)(0x20021000+4))&0xFF000000)==0x08000000)//判断是否为0X08XXXXXX.
{	 
	iap_write_appbin(FLASH_APP1_ADDR,USART_RX_BUF,ByteCnt);//更新FLASH代码 
	printf("固件更新完成!\r\n");	
}

3.跳转APP

代码如下（示例）：

printf("准备跳转FLASH用户代码!!\r\n");
if(((*(vu32*)(FLASH_APP1_ADDR+4))&0xFF000000)==0x08000000)	//判断是否为0X08XXXXXX.
{	
	iap_load_app(FLASH_APP1_ADDR);//执行FLASH APP代码
}

//跳转到应用程序段
//appxaddr:用户代码起始地址.
void iap_load_app(u32 appxaddr)
{ 
	if(((*(vu32*)appxaddr)&0x2FF00000)==0x20000000)	//检查栈顶地址是否合法.
	{ 
		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)		
		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)
	
		jump2app();						    //跳转到APP.
	}
	
}