串口IAP實驗成功版(共16頁)

1、第四十八章串口IAP實驗(shyn)IAP，即在應用(yngyng)編程。很多單片機都支持這個功能，STM32也不例外(lwi)。在之前的FLASH模擬EEPROM實驗里面，我們學習了STM32的FLASH自編程，本章我們將結(jié)合FLASH自編程的知識，通過STM32的串口實現(xiàn)一個簡單的IAP功能。fficeffice /48.1IAP簡介IAP（In Application Programming）即在應用編程，IAP是用戶自己的程序在運行過程中對User Flash的部分區(qū)域進行燒寫，目的是為了在產(chǎn)品發(fā)布后可以方便地通過預留的通信口對產(chǎn)品中的固件程序進行更新升級。通常實現(xiàn)IAP功能時，即用戶

2、程序運行中作自身的更新操作，需要在設計固件程序時編寫兩個項目代碼，第一個項目程序不執(zhí)行正常的功能操作，而只是通過某種通信方式(如USB、USART)接收程序或數(shù)據(jù)，執(zhí)行對第二部分代碼的更新；第二個項目代碼才是真正的功能代碼。這兩部分項目代碼都同時燒錄在User Flash中，當芯片上電后，首先是第一個項目代碼開始運行，它作如下操作：1）檢查是否需要對第二部分代碼進行更新2）如果不需要更新則轉(zhuǎn)到4）3）執(zhí)行更新操作4）跳轉(zhuǎn)到第二部分代碼執(zhí)行第一部分代碼必須通過其它手段，如JTAG或ISP燒入；第二部分代碼可以使用第一部分代碼IAP功能燒入，也可以和第一部分代碼一起燒入，以后需要程序更新是再通過第

3、一部分IAP代碼更新。我們將第一個項目代碼稱之為Bootloader程序，第二個項目代碼稱之為APP程序，他們存放在STM32 FLASH的不同地址范圍，一般從最低地址區(qū)開始存放Bootloader，緊跟其后的就是APP程序（注意，如果FLASH容量足夠，是可以設計很多APP程序的，本章我們只討論一個APP程序的情況）。這樣我們就是要實現(xiàn)2個程序：Bootloader和APP。STM32的APP程序不僅可以放到FLASH里面運行，也可以放到SRAM里面運行，本章，我們將制作兩個APP，一個用于FLASH運行，一個用于SRAM運行。我們先來看看STM32正常的程序運行流程，如圖48.1.1所示：

4、圖48.1.1 STM32正常(zhngchng)運行流程圖STM32的內(nèi)部(nib)閃存（FLASH）地址(dzh)起始于0 x08000000，一般情況下，程序文件就從此地址開始寫入。此外STM32是基于Cortex-M3內(nèi)核的微控制器，其內(nèi)部通過一張“中斷向量表”來響應中斷，程序啟動后，將首先從“中斷向量表”取出復位中斷向量執(zhí)行復位中斷程序完成啟動，而這張“中斷向量表”的起始地址是0 x08000004，當中斷來臨，STM32的內(nèi)部硬件機制亦會自動將PC指針定位到“中斷向量表”處，并根據(jù)中斷源取出對應的中斷向量執(zhí)行中斷服務程序。在圖48.1.1中，STM32在復位后，先從0X080000

5、04地址取出復位中斷向量的地址，并跳轉(zhuǎn)到復位中斷服務程序，如圖標號所示；在復位中斷服務程序執(zhí)行完之后，會跳轉(zhuǎn)到我們的main函數(shù)，如圖標號所示；而我們的main函數(shù)一般都是一個死循環(huán)，在main函數(shù)執(zhí)行過程中，如果收到中斷請求（發(fā)生重中斷），此時STM32強制將PC指針指回中斷向量表處，如圖標號所示；然后，根據(jù)中斷源進入相應的中斷服務程序，如圖標號所示；在執(zhí)行完中斷服務程序以后，程序再次返回main函數(shù)執(zhí)行，如圖標號所示。當加入IAP程序之后，程序運行流程如圖48.1.2所示：在圖48.1.2所示流程(lichng)中，STM32復位(f wi)后，還是從0X08000004地址取出復位(f

6、wi)中斷向量的地址，并跳轉(zhuǎn)到復位中斷服務程序，在運行完復位中斷服務程序之后跳轉(zhuǎn)到IAP的main函數(shù)，如圖標號所示，此部分同圖48.1.1一樣；在執(zhí)行完IAP以后（即將新的APP代碼寫入STM32的FLASH，灰底部分。新程序的復位中斷向量起始地址為0X08000004+N+M），跳轉(zhuǎn)至新寫入程序的復位向量表，取出新程序的復位中斷向量的地址，并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行新程序的復位中斷服務程序，隨后跳轉(zhuǎn)至新程序的main函數(shù)，如圖標號和所示，同樣main函數(shù)為一個死循環(huán)，并且注意到此時STM32的FLASH，在不同位置上，共有兩個中斷向量表。在main函數(shù)執(zhí)行過程(guchng)中，如果CPU得到(d do)

7、一個中斷請求，PC指針(zhzhn)仍強制跳轉(zhuǎn)到地址0X08000004中斷向量表處，而不是新程序的中斷向量表，如圖標號所示；程序再根據(jù)我們設置的中斷向量表偏移量，跳轉(zhuǎn)到對應中斷源新的中斷服務程序中，如圖標號所示；在執(zhí)行完中斷服務程序后，程序返回main函數(shù)繼續(xù)運行，如圖標號所示。通過以上兩個過程的分析，我們知道IAP程序必須滿足兩個要求：1）新程序必須在IAP程序之后的某個偏移量為x的地址開始；2）必須將新程序的中斷向量表相應的移動，移動的偏移量為x；本章，我們有2個APP程序，一個為FLASH的APP，程序在FLASH中運行，另外一個位SRAM的APP，程序運行在SRAM中，圖48.1.2

8、雖然是針對FLASH APP來說的，但是在SRAM里面運行的過程和FLASH基本一致，只是需要設置向量表的地址為SRAM的地址。1.APP程序起始地址設置方法隨便打開一個之前的實例工程，點擊Options for TargetTarget選項卡，如圖48.1.3所示：圖48.1.3 FLASH APP Target選項卡設置默認的條件下，圖中IROM1的起始地址（Start）一般為0X08000000，大?。⊿ize）為0X80000，即從0X08000000開始的512K空間為我們的程序存儲（因為我們的STM32F103ZET6的FLASH大小是512K）。而圖中，我們設置起始地址（Star

9、t）為0X08010000，即偏移量為0X10000（64K字節(jié)），因而，留給APP用的FLASH空間（Size）只有0X80000-0X10000=0X70000（448K字節(jié)）大小了。設置好Start和Szie，就完成APP程序的起始地址設置。這里(zhl)的64K字節(jié)，需要(xyo)大家根據(jù)Bootloader程序大小(dxio)進行選擇，比如我們本章的Bootloader程序為22K左右，理論上我們只需要確保APP起始地址在Bootloader之后，并且偏移量為0X200的倍數(shù)即可（相關(guān)知識，請參考： HYPERLINK /posts/list/392.htm /posts/list/

10、392.htm）。這里我們選擇64K（0X10000）字節(jié)，留了一些余量，方便Bootloader以后的升級修改。這是針對FLASH APP的起始地址設置，如果是SRAM APP，那么起始地址設置如圖48.1.4所示：圖48.1.4 SRAM APP Target選項卡設置這里我們將IROM1的起始地址（Start）定義為：0X20001000，大小為0XA000（40K字節(jié)），即從地址0X20000000偏移0X1000開始，存放APP代碼。因為整個STM32F103ZET6的SRAM大小為64K字節(jié)，所以IRAM1（SRAM）的起始地址變?yōu)?X2000B000（0 x20001000+0

11、xA000=0X2000B000），大小只有0X5000（20K字節(jié)）。這樣，整個STM32F103ZET6的SRAM分配情況為：最開始的4K給Bootloader程序使用，隨后的40K存放APP程序，最后20K，用作APP程序的內(nèi)存。這個分配關(guān)系大家可以根據(jù)自己的實際情況修改，不一定和我們這里的設置一模一樣，不過也需要注意，保證偏移量為0X200的倍數(shù)（我們這里為0X1000）。2.中斷向量表的偏移(pin y)量設置(shzh)方法(fngf)之前我們講解過，在系統(tǒng)啟動的時候，會首先調(diào)用systemInit函數(shù)初始化時鐘系統(tǒng)，同時systemInit還完成了中斷向量表的設置，我們可以打開s

12、ystemInit函數(shù)，看看函數(shù)體的結(jié)尾處有這樣幾行代碼：#ifdef VECT_TAB_SRAMSCB-VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET;/* Vector Table Relocation in Internal SRAM. */#elseSCB-VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET;/* Vector Table Relocation in Internal FLASH. */#endif從代碼可以理解，VTOR寄存器存放的是中斷向量表的起始地址。默認的情況VECT_TAB_SRAM是沒有定義,所以執(zhí)行SCB-VTOR

13、 = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET;對于FLASH APP，我們設置為FLASH_BASE+偏移量0 x10000,所以我們可以在FLASH APP的main函數(shù)最開頭處添加如下代碼實現(xiàn)中斷向量表的起始地址的重設：SCB-VTOR = FLASH_BASE | 0 x10000;以上是FLASH APP的情況，當使用SRAM APP的時候，我們設置起始地址為：SRAM_bASE+0 x1000,同樣的方法，我們在SRAM APP的main函數(shù)最開始處，添加下面代碼：SCB-VTOR = SRAM_BASE | 0 x1000;這樣，我們就完成了中斷向量表偏移量的設置

14、。通過以上兩個步驟的設置，我們就可以生成APP程序了，只要APP程序的FLASH和SRAM大小不超過我們的設置即可。不過MDK默認生成的文件是.hex文件，并不方便我們用作IAP更新，我們希望生成的文件是.bin文件，這樣可以方便進行IAP升級（至于為什么，請大家自行百度HEX和BIN文件的區(qū)別?。?。這里我們通過MDK自帶的格式轉(zhuǎn)換工具fromelf.exe，來實現(xiàn).axf文件到.bin文件的轉(zhuǎn)換。該工具在MDK的安裝目錄ARMBIN40文件夾里面。fromelf.exe轉(zhuǎn)換工具的語法格式為：fromelf options input_file。其中options有很多選項可以設置，詳細使用請

15、參考光盤mdk如何生成bin文件.pdf.本章，我們通過在MDK點擊Options for TargetUser選項卡，在Run User Programs After Build/Rebuild欄，勾選Run#1和DOS16，并寫入：D:Keil3.80aARMBIN40fromelf.exe-bin -o.OBJTEST.bin .OBJTEST.axf，如圖48.1.6所示：通過這一步設置，我們(w men)就可以在MDK編譯成功之后(zhhu)，調(diào)用fromelf.exe（注意(zh y)，我的MDK是安裝在D:Keil3.80A文件夾下，如果你是安裝在其他目錄，請根據(jù)你自己的目錄修改

16、fromelf.exe的路徑），根據(jù)當前工程的TEST.axf（如果是其他的名字，請記住修改，這個文件存放在OBJ目錄下面，格式為xxx.axf），生成一個TEST.bin的文件。并存放在axf文件相同的目錄下，即工程的OBJ文件夾里面。在得到.bin文件之后，我們只需要將這個bin文件傳送給單片機，即可執(zhí)行IAP升級。最后再來APP程序的生成步驟：1）設置APP程序的起始地址和存儲空間大小對于在FLASH里面運行的APP程序，我們可以按照圖48.1.3的設置。對于SRAM里面運行的APP程序，我們可以參考圖48.1.4的設置。2）設置中斷向量表偏移量這一步按照上面講解，重新設置SCB-VTO

17、R的值即可。3）設置編譯后運行fromelf.exe，生成.bin文件.通過在User選項卡，設置編譯后調(diào)用fromelf.exe，根據(jù).axf文件生成.bin文件，用于IAP更新。以上(yshng)3個步驟，我們就可以(ky)得到一個.bin的APP程序(chngx)，通過Bootlader程序即可實現(xiàn)更新。大家可以打開我們光盤的兩個APP工程，熟悉這些設置。48.2硬件設計本章實驗（Bootloader部分）功能簡介：開機的時候先顯示提示信息，然后等待串口輸入接收APP程序（無校驗，一次性接收），在串口接收到APP程序之后，即可執(zhí)行IAP。如果是SRAM APP，通過按下KEY0即可執(zhí)行這

18、個收到的SRAM APP程序。如果是FLASH APP，則需要先按下WK_UP按鍵，將串口接收到的APP程序存放到STM32的FLASH，之后再按KEY2既可以執(zhí)行這個FLASH APP程序。通過KEY1按鍵，可以手動清除串口接收到的APP程序。DS0用于指示程序運行狀態(tài)。本實驗用到的資源如下：1）指示燈DS02）四個按鍵（KEY0/KEY1/KEY2/WK_UP）3）串口4）TFTLCD模塊這些用到的硬件，我們在之前都已經(jīng)介紹過，這里就不再介紹了。48.3軟件設計本章，我們總共需要3個程序：1，Bootloader；2，F(xiàn)LASH APP；3）SRAM APP；其中，我們選擇之前做過的RTC

19、實驗（在第二十章介紹）來做為FLASH APP程序（起始地址為0X08010000），選擇觸摸屏實驗（在第三十一章介紹）來做SRAM APP程序（起始地址為0X20001000）。Bootloader則是通過TFTLCD顯示實驗（在第十八章介紹）修改得來。本章，關(guān)于SRAM APP和FLASH APP的生成比較簡單，我們就不細說，請大家結(jié)合光盤源碼，以及48.1節(jié)的介紹，自行理解。本章軟件設計僅針對Bootloader程序。打開本實驗工程，可以看到我們增加了IAP組，在組下面添加了iap.c文件以及其頭文件isp.h。打開iap.c，代碼如下：#include sys.h#include delay.h#include usart.h#include stmflash.h#include iap.hiapfun jump2app;u16 iapbuf1024;/appxaddr:應用程序的起始地址/appbuf:應用程序CODE./