STM32具备升级功能的bootloader及APP/IAP的实现

本文介绍如何在STM32上实现升级功能，程序包括：bootloader和APP(也叫IAP, In Application Programming)，基于STM32F103RCT6型号的MCU作为实验平台，以STM32CubeMX工具进行工程的建立及底层配置等工程。

 

一、整体框架

整体上，在flash上烧写2个程序，bootloader和APP。

bootloader程序位于0x80000000处，即默认的程序启动地址；

APP程序则位于bootloader程序的往后某地址，空间大小需自行定义。

STM32F103RCT6的flash大小为256K。

 

1、flash分区概述

如我flash空间分配如下：

 

2、各分区说明

分区说明

分区	地址	大小	作用
bootloader	0x8000 0000	32K	校验、引导APP、升级
param	0x8000 8000	16K	参数区，保存一些断电不丢失参数
APP	0x8000 C000	192K	主应用程序
reserve	0x8003 0000	16K	预留区(可用作参数的备份，或其他)

 

二、bootloader

bootloader的主要功能：校验数据、启动APP、升级APP。

bootloader的工作流程如下：

 

1、基础功能初始化(时钟、外设等)；

主要进行一些BSP板级初始化：(仅供参考，因工程而异)

/******************************************************************/
/**
 * BSP初始化函数\n
 *
 */
/******************************************************************/
void BSP_Init(void)
{
	
	/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
	
	/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
	HAL_Init();
	
	/* Configure the system clock */
	SystemClock_Config();
	
	/* Initialize all configured peripherals */
	
	/* Initialize GPIO */
	MX_GPIO_Init();
	
	/* Initialize usart */
	MX_UART_Init();

	/* Initialize timer */
	Timer_ParamInit();
	MX_TIM3_Init();
	MX_TIM4_Init();

}

 

2、数据校验(参数区信息、APP程序的检验)

此步骤为后续启动过程读取一些基础参数，以及校验数据的准确性等。

读取参数区的参数：如我将升级相关的参数写在此分区(目前仅是启动标志，具体可自行定义)，根据此标志来判断下一步该如何走。

/* flash参数区信息结构 */
struct param_info
{
	UINT16		usStartFlag;	// 启动标志 0x0A-跳至APP 0x0B-等待升级 0x0F-已强制启动过
};

校验数据：如我将校验APP程序区的数据是否正常，采用CRC校验。

/******************************************************************/
/**
 * 检验flash参数区函数\n
 *
 */
/******************************************************************/
int check_paramInfo(UINT32 unParamAddr, UINT32 unAppAddr, UINT32 unAppRunOffset)
{
	struct param_info		stParams = {0};
	INT32		nRetAppHead = 0;

	/* 检查参数区-判断启动APP/升级? */
	memset(&stParams, 0, sizeof(struct param_info));
	cpuflash_read(unParamAddr, (UINT8 *)&stParams, sizeof(struct param_info));
	if(stParams.usStartFlag == BOOT_FALG_NORMAL_RUNAPP)		// 直接跳转APP
	{
		/* APP校验 */
		nRetAppHead = check_AppInfo(unAppAddr, unAppRunOffset);
		if(nRetAppHead == 0)
		{
			HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim3);	// ??? 不关中断跳转不了-原因未明
			loadAPP(unAppAddr +unAppRunOffset);
		}
		else
		{
			printf("%s: check_AppInfo failed, [may be crc error] !\n", __FUNCTION__);
		}
	}

	/* 若参数/APP头信息错误-尝试强制启动 */
	if((stParams.usStartFlag!=BOOT_FALG_WAIT_UPGRADE && stParams.usStartFlag!=BOOT_FALG_FORCE_RUNAPP) || nRetAppHead!=0)
	{
		force_loadAPP(unParamAddr, unAppAddr, unAppRunOffset);
	}
	else
		printf("%s: ------------ wait to upgrade ------------\n", __FUNCTION__);

	return 0;
}

流程：先读取参数，判断下一步是直接启动APP还是留在bootloader等待升级。若是启动APP则校验APP程序数据是否正常，若校验失败则可尝试强制启动一次(启动失败也没关系，看门狗会自动复位)。

 

3、跳转APP或升级APP。

如何跳转至APP呢？跳转函数：

/*****************************************************************/
/**
 * 加载APP \n
 * 
 */
/******************************************************************/
void loadAPP(INT32U unLoadAddr)
{
	void (*fnJump2APP)(void);
	INT32U	unJumpAddr;
	
	if(((*(__IO INT32U *)unLoadAddr) & 0x2FFE0000) == 0x20000000)	/* 检查栈顶地址是否合法 */
	{
		printf("%s: ----------------------> run APP addr: 0x%x\r\n", __FUNCTION__, unLoadAddr);

		/* 用户代码区第5~8字节为程序开始地址(复位地址) */
		unJumpAddr = *(__IO INT32U *)(unLoadAddr + 4);
		fnJump2APP = (void (*)(void))unJumpAddr;
		/* 初始化APP堆栈指针(用户代码区的前4个字节用于存放栈顶地址) */
		__set_MSP(*(__IO INT32U *)unLoadAddr);
		fnJump2APP();
	}
	else
	{
		printf("ERROR: %s: Stack top address is not valid! Can not run func!\r\n", __FUNCTION__);
		while(1);
	}
}

 

升级，即读取到的参数标志为升级状态，则留在bootloader等等接收升级包数据(APP程序数据)，并将其写入flash的APP分区。(具体见程序)

 

三、APP

APP的主要功能：除升级功能外的所有应用功能，及跳转至bootloader准备升级。

中断向量表重映射：由于APP程序的起始地址的变化，因此需要重映射，否则程序异常。

 

 

跳转功能可用bootloader的跳转函数，也可直接重启reboot，两种方式都可达到目的---进入bootloader运行。

 

四、升级功能

 

 

附件：完整工程链接

 

未完待续。。。