- IAP即在线应用编程，平时我们写好的程序都是通过下载器去下载的，但是对于组装好的产品在想更新底层硬件代码是很麻烦的事情，如果在公司情况还没那么糟糕，要是发出去的产品出现bug，你不可能要用户给你下载程序的。IAP这种技术，我们就可以像软件一样，可以实现远程更新了。我们需要做的就是，写FLASH读写接口，程序可以通过串口，网口等进行下发，然后内部调用FLASH写函数，把代码写到对于区域即可。
- 当然这只是一个大概思路，具体实现还是要注意很多细节的东西。网上也有好多关于这方面的教程，但是能用到项目中的却很少，我写这边文章就是想和大家分享我在项目中实际应用。
- 想了想，就以我实际开发过程来写吧，这里对新人来说也可以当作一篇教程来学习。
一、FLASH读写接口的实现
- 这里大家可以参考原子哥的FLASH模拟EEPROM实验来写。因为我们做写的是程序，数据流很大，需要做一些改动，这样写入速度会快很多。
- 首先我们来了解一下STM32F1的FLASH，如下图，我们要看的只有主存储区，可以看到单片机内部FLASH是按2K一页来区分的，而且对其读写是有如下几点要求：
- 每次写入必须为2个字节。
- 写入地址为2的倍数。
- 写入之前必须是被擦除的（即其值为0xFFFF），也可以理解为，写入数据只能把位写0，不能置1。
- 写入速度≤24MHz。
- 擦除方式：页擦除和正片擦除（这个要注意，如果你是做数据保存，就必须先把这一页的数据读取到缓存中，然后修改缓存里的值，再整页写入）。
- FLASH写入过程如下：
- 解锁
- 读页数据到缓存
- 页擦除
- 修改缓存数据
- 把缓存数据页写入
- 上锁
- 首先我们都有一下基本的读写函数，写函数官方库已经为我们提供，我们要写的就是读函数，代码如下：
//读1个字节
uint8_t FLASH_ReadByte(uint32_t Addr)
{
return *(vu8 *)Addr;
}
//读2个字节
uint16_t FLASH_ReadHalfWord(uint32_t Addr)
{
return *(vu16 *)Addr;
}
//读N个字节
void FLASH_ReadNByte(uint32_t Addr,uint8_t *pBuff,uint32_t Len)
{
uint32_t i;
for(i = 0;i < Len;i++)
{
pBuff[i] = FLASH_ReadByte(Addr);
Addr += 1;
}
}
- 然后就是在基本函数的基础上面扩展我们需要的函数，因为升级过程中，我们需要保存一些标志，需要用到读某一页的函数。
#define STM32_SECTOR_SIZE 2048 //页大小
#define STM32_SECTOR_NUM 255 //页数
//STM32 FLASH的起始地址
#define STM32_FLASH_BASE 0x08000000
void FLASH_ReadPage(uint8_t Page_Num,uint8_t *pBuff)
{
uint16_t i;
uint32_t Buff;
uint32_t Addr;
//是否超出范围
if(Page_Num > STM32_SECTOR_NUM)
return;
//先计算页首地址
Addr = Page_Num * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE;
for(i = 0;i < STM32_SECTOR_SIZE;i += 4)
{
Buff = FLASH_ReadWord(Addr);
pBuff[i] = Buff;
pBuff[i+1] = Buff >> 8;
pBuff[i+2] = Buff >> 16;
pBuff[i+3] = Buff >> 24;
Addr += 4;
}
}
- 需要读写就需要写页，再来写一个写页函数，由于一次只能写2字节，所有我们调用的是官方库函数FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)。
void FLASH_WritePage(uint8_t Page_Num,uint8_t *pBuff)
{
uint16_t i;
uint16_t Buff;
uint32_t Addr;
//是否超出范围
if(Page_Num > STM32_SECTOR_NUM)
return;
//解锁
FLASH_Unlock();
//先计算页首地址
Addr = Page_Num * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE;
for(i = 0;i < STM32_SECTOR_SIZE ;i += 2)
{
Buff = ((uint16_t)pBuff[i+1] << 8) | pBuff[i];
FLASH_ProgramHalfWord(Addr,Buff);
Addr += 2;
}
//上锁
FLASH_Lock();
}
- 然后我们还要写两个重要的函数，他们都是写N字节函数，区别是一个要先把页数据读到缓存中，再写入，这个函数用来保存一些标志等等，另一个函数我们不负责扇区数据擦除保存等处理，我们只管往某个地址写入数据，这个函数用来做升级用，这样速度会快一些。下来就来实现这两个函数。
void FLASH_WriteNData(uint32_t Addr,uint8_t *pBuff,uint32_t Len)
{
uint32_t Offset;
uint8_t Page_Num;
uint16_t Page_Offset;
uint16_t Free_Space;
uint16_t i;
if((Addr < STM32_FLASH_BASE) || (Addr > STM32_FLASH_END))
return;
Offset = Addr - STM32_FLASH_BASE;//偏移地址
Page_Num = Offset / STM32_SECTOR_SIZE;//得到地址所在页
Page_Offset = Offset % STM32_SECTOR_SIZE;//在页内的偏移地址
Free_Space = STM32_SECTOR_SIZE - Page_Offset;//页区剩余空间
//要写入的数据是否大于剩余空间
if(Len <= Free_Space)
Free_Space = Len;
FLASH_Unlock();//解锁
while(1)
{
FLASH_ReadPage(Page_Num,STM32_FLASH_BUFF);//先把数据读到缓存中
FLASH_ErasePage(Page_Num * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE);//页擦除
//修改缓存数据
for(i = 0;i < Free_Space;i++)
{
STM32_FLASH_BUFF[i+Page_Offset] = pBuff[i];
}
FLASH_WritePage(Page_Num,STM32_FLASH_BUFF);//把缓存数据写入
//判断是否超出当前页，超出进入下一页
if(Len == Free_Space)
break;
else
{
Page_Num++;//下一页
Page_Offset = 0;
pBuff += Free_Space;
Len -= Free_Space;
if(Len > STM32_SECTOR_SIZE)
Free_Space = STM32_SECTOR_SIZE;
else
Free_Space = Len;
}
}
FLASH_Lock();
}
void FLASH_WriteNByte(uint32_t Addr,uint8_t *pBuff,uint32_t Len)
{
uint16_t i;
uint16_t temp = 0;
if((Addr < STM32_FLASH_BASE) || (Addr > STM32_FLASH_END))
return;
FLASH_Unlock();//解锁
for(i = 0;i < Len;i += 2)
{
temp = pBuff[i];
temp |= (uint16_t)pBuff[i+1] << 8;
FLASH_ProgramHalfWord(Addr,temp);
Addr += 2;
if(Addr > STM32_FLASH_END)
{
FLASH_Lock();
return;
}
}
FLASH_Lock();
}
- 因为我们程序可能会占用多页，所以我们需要写一个擦除指定页的函数，代码如下。
void Flash_EraseSector(uint8_t Start_Page,uint8_t End_Page)
{
uint8_t i;
uint8_t num = 0;
if(Start_Page > End_Page)
return;
FLASH_Unlock();//解锁
num = End_Page - Start_Page;//擦除页数
for(i = 0;i <= num;i++)
{
FLASH_ErasePage((Start_Page + i) * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE);//页擦除
}
FLASH_Lock();
}
- 我们写了几个接口，我们要测试一下是否好用，开发就是要稳扎稳打，保证每个功能稳定。测试嘛，给它们搭一个小舞台，让它们上去表演一下，哈哈。我们要的就是往某页写入数据，再读出来，看看是否相同，注意你程序的大小不要把当前运行的代码覆盖咯。
void Test_Flash_WR(uint8_t Page_Num)
{
uint16_t i = 0;
uint8_t j = 0;
//是否超出范围
if(Page_Num > STM32_SECTOR_NUM)
return;
for(i = 0;i < STM32_SECTOR_SIZE;i++)
{
buff[i] = j++;
}
//页擦除
// Flash_EraseSector(Page_Num,Page_Num);
//写入
// FLASH_WritePage(Page_Num,buff);
//写入
// FLASH_WriteNByte(Page_Num * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE,buff,STM32_SECTOR_SIZE);
//写入
FLASH_WriteNData(Page_Num * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE + 4,buff,10);
//清零
memset(buff,0,STM32_SECTOR_SIZE);
//读出
FLASH_ReadPage(Page_Num,buff);
for(i = 0;i < STM32_SECTOR_SIZE;i++)
{
printf("%02X ",buff[i]);
}
printf("\r\n");
}二、分区规划
- 写完FLASH接口函数，下来就是进行对我们的FLASH进行分区了，这样才知道我们的数据到底应该写到哪里。下面是我自己使用的分区方式。
- 首先是Bootloader分区，放置我们的引导程序，主要负责判断标志来决定是跳转到app分区运行，还是进行程序更新，又或者是需要恢复出厂程序。
- 其次是APP分区，这里存放的是我们的主程序。
- 下来是Download分区，负责存储我们下发的更新代码，这样做是保证代码完整再进行更新，保证更新成功率。
- 最后是Flag分区，存放一些标志性数据。
| 分区 | 大小 | 扇区 | 备注 |
|---|---|---|---|
| Bootloader | 12K | 0 - 5 | 引导程序 |
| APP | 100K | 6 - 55 | 存储App |
| Download | 100K | 56 - 105 | 下载缓存 |
| Flag | 2K | 255 | 升级标志 |
三、Bootloader程序实现
- 说一下Bootloader程序设计思路吧，单片机上电进入Bootloader程序，先判断升级标志是否需要升级固件，需要就把Download分区拷贝到app分区，然后清空升级标志；下来判断是否右APP分区中断向量表是否正确，正确说明有app可以跑，直接跳转到app运行；如果没有在bootloader里循环等待接收app固件。下面是我程序的整体框架：
#define FLASH_APP_ADDR STM32_SECTOR6_ADDR
#define FLASH_DOWNLOAD_ADDR STM32_SECTOR56_ADDR
#define FLASH_APP_FLAG STM32_SECTOR255_ADDR
#define FLASH_UPDATA_FLAG FLASH_APP_FLAG + 2
int main(void)
{
SystemInit();
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
Delay_Init();
LED_Init();
KEY_Init();
USART1_Init(115200);
//判断是否需要升级固件
if(FLASH_ReadHalfWord(FLASH_UPDATA_FLAG) == 0xAA55)
{
printf("Updata App...\r\n");
IAP_Copy_App();//拷贝到app分区
printf("Updata App Succeed...\r\n");
}
//判断是否有APP程序
//中断向量表判断
if(((*(vu32*)(FLASH_APP_ADDR + 4))&0xFF000000) == 0x08000000)
{
printf("Run App...\r\n\r\n");
Delay_ms(10);
IAP_Load_App(FLASH_APP_ADDR);//转到app
}
printf("No App\r\n");
TIM3_Init(1000,72);//定时0.001s
while(1)
{
Task_Process();
if(USART1_RX_CNT > 0)
{
IAP_WriteBin(FLASH_DOWNLOAD_ADDR,USART1_RxBuff,USART1_RX_CNT);
USART1_RX_CNT = 0;
}
}
}
- 这里我们需要实现的函数有IAP_Copy_App()和IAP_Load_App()，代码如下：
typedef void (*IAP_Fun)(void);
IAP_Fun JumpApp;
uint8_t STM32_FLASH_BUFF[STM32_SECTOR_SIZE] = {0};
void IAP_Copy_App(void)
{
uint8_t i;
uint8_t buf[2] = {0x00,0x00};
//擦除App扇区
Flash_EraseSector(6,55);
for(i = 0;i < 50;i++)
{
FLASH_ReadPage(56 + i,STM32_FLASH_BUFF);
FLASH_WritePage(6 + i,STM32_FLASH_BUFF);
LED3 = !LED3;
}
FLASH_WriteNData(FLASH_UPDATA_FLAG,buf,2);
}
void IAP_Load_App(uint32_t Addr)
{
//检查栈顶地址是否合法
if(((*(vu32*)Addr) & 0x2FFE0000) == 0x20000000)
{
__disable_irq();
JumpApp = (IAP_Fun)*(vu32 *)(Addr + 4);
MSR_MSP(*(vu32 *)Addr);
JumpApp();
}
}
- 然后我们还要写一个关于下载程序的函数IAP_WriteBin()，一般我们数据会通过串口或网口下发过来，下发的数据要保存到下载分区，所以需要一个写数据到下载分区的函数。
void IAP_WriteBin(uint32_t Addr,uint8_t *pBuff,uint32_t Len)
{
uint8_t buf[2] = {0xAA,0x55};
//擦除App扇区
Flash_EraseSector(6,55);
//写入程序
FLASH_WriteNByte(Addr,pBuff,Len);
//更新标记
FLASH_WriteNData(FLASH_UPDATA_FLAG,buf,2);
//复位单片机
NVIC_SystemReset();
}原文地址：https://www.cnblogs.com/ZzJan/p/11564060.html
时间： 2024-08-28 02:57:27