STM32通过USB实现Bootloader/IAP功能_stm32 bootloder usbotg-程序员宅基地
技术标签： AVR/STM单片机开发相关
原文地址：http://www.embed-net.com/thread-268-1-1.html
前沿：
最近在做STM32的USB Bootlader/IAP功能，也就是通过USB实现固件升级，本文介绍下实现的基本思路，希望对实现IAP的同学一个参考，改方法已经在产品中得到实际应用并验证是比较合理，稳定可靠的。程序空间划分：
在单片机的程序Flash中分两个区，分别存储Bootloader代码和App代码，Bootloader放到代码起始地址，也就是0x08000000，App放到0x8020000地址，中间预留了很多的地址空间，主要是为了用来存储一些需要掉电保存的数据，比如我在0x0800C000地址就存放了App程序运行后写入该地址的标志数据。
启动流程：
上电后自然是运行Bootloader程序，Bootloader运行后，做的第一件事情如下所示
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if
((*((uint32_t *)EXE_FLAG_ADDR))==0x12345678){
JumpToApplication(APP_START_ADDR);
}
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也就是判断App运行标志是否有效，这个标志是存放到EXE_FLAG_ADDR地址的，若有效就直接跳转到App程序运行，这个时间很短，所以用户看不到有Bootloader执行的效果，感觉就是直接运行的App程序，进入App程序后，App程序第一件事情如下
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if
((*((uint32_t *)EXE_FLAG_ADDR))==0xFFFFFFFF){
uint32_t ExeFlag = 0x12345678;
__set_PRIMASK(1);
//禁止全局中断
FLASH_Unlock();
ProgramDatatoFlash(EXE_FLAG_ADDR,(uint8_t*)(&ExeFlag),4);
FLASH_Lock();
}
|
也就是判断App标志是否有效，若有效则直接执行后面的程序，若无效则需要在EXE_FLAG_ADDR地址写入执行标志。
Bootloader程序判断App标志若无效，那么Bootloader就不会直接跳转到App，因为这个时候是需要进行升级App的操作，所以程序就进入Bootloader的正常工作流程，也就是等待升级App的各种命令，比如擦出固件，烧写固件，校验固件等。当固件成功写入并校验通过之后，PC端就可以发送一个程序跳转命令跳转到App执行。
PC端操作流程：
PC端和单片机是通过USB进行数据交换的，当然用其他方式也可以，基本流程都是差不多的。
PC程序首先当然是扫描设备，打开设备，然后调用获取固件信息的函数，调用该函数后可以得知当前固件的名称，版本号，固件类型（Bootloader还是App），若发现当前固件不是Bootloader，那么就得通过USB给固件发送一个程序跳转命令，也就是跳转到Bootloader代码执行，当然App在跳转到Bootloader的时候必须把EXE_FLAG_ADDR地址的标志数据擦出掉，这样Bootloader才能进入正常的升级流程。
控制固件程序进入Bootloader之后，PC端程序将打开App固件程序文件，然后根据文件大小，发送擦出App代码存储区域Flash的数据，然后再分包将固件发送给单片机，单片机端Bootlader程序接收到数据后将数据写入App的Flash区域，数据写完之后再进行校验，我是通过计算CRC16的方式进行校验的，校验通过之后就可以发送跳转命令控制程序跳转到App运行了，到此升级流程完毕。
PC端程序代码：
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// USB2XXXTest.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
#include "stdafx.h"
#include <stdlib.h>
#include "../../USB2XXX/source/bootloader.h"
int
_tmain(
int
argc, _TCHAR* argv[])
{
int
PackSize = 1024*10;
int
TimeOut = 0;
int
ApplicationAddress = 0x08020000;
int
BootAddress = 0x08000000;
FW_INFO FwInfo;
bool
state;
int
ret;
//扫描查找设备
ret = BT_ScanDevice(
true
);
if
(ret <= 0){
printf
(
"No device connected!\n"
);
return
0;
}
//打开设备
state = BT_OpenDevice(0);
if
(!state){
printf
(
"Open device error!\n"
);
return
0;
}
//获取固件信息
BT_GetFirmwareInfo(0,&FwInfo);
printf
(
"Firmware Name:%s\n"
,FwInfo.FirmwareName);
printf
(
"Firmware Functions:%08X\n"
,FwInfo.Functions);
//判断当前固件是否为Bootloader固件
while
(!(FwInfo.Functions&FUNCTION_BOOTLOADER)){
//控制程序跳转到Bootloader
state = BT_ExcuteFirmware(0,BootAddress);
printf
(
"BT_ExcuteFirmware state = %d\n"
,state);
BT_CloseDevice(0);
do
{
Sleep(100);
ret = BT_ScanDevice(
true
);
//扫描查找设备
if
((ret <= 0)&&(TimeOut > 50)){
printf
(
"No device connected!\n"
);
return
0;
}
else
if
(ret > 0){
break
;
}
TimeOut++;
}
while
(ret<=0);
TimeOut = 0;
do
{
Sleep(100);
state = BT_OpenDevice(0);
//打开设备
if
((!state)&&(TimeOut > 50)){
printf
(
"Open device error!\n"
);
return
0;
}
else
if
(state){
break
;
}
TimeOut++;
}
while
(!state);
//获取固件信息
BT_GetFirmwareInfo(0,&FwInfo);
printf
(
"Firmware Name:%s\n"
,FwInfo.FirmwareName);
printf
(
"Firmware Functions:%08X\n"
,FwInfo.Functions);
}
//打开固件文件
FILE
*pFile=
fopen
(
"Project.bin"
,
"rb"
);
//获取文件的指针
fseek
(pFile,0,SEEK_END);
//把指针移动到文件的结尾 ，获取文件长度
int
FileLen=
ftell
(pFile);
//获取文件长度
static
char
*pBuf = (
char
*)
malloc
(FileLen);
//定义文件指针
if
(pBuf == NULL){
printf
(
"malloc error\n"
);
return
0;
}
rewind
(pFile);
//把指针移动到文件开头 因为我们一开始把指针移动到结尾，如果不移动回来 会出错
fread
(pBuf,1,FileLen,pFile);
//读文件
fclose
(pFile);
// 关闭文件
//擦除之前的固件
state = BT_EraseSectors(0,ApplicationAddress,ApplicationAddress+FileLen);
if
(!state){
printf
(
"BT_EraseSectors error!\n"
);
return
0;
}
else
{
printf
(
"BT_EraseSectors success\n"
);
}
//循环写入固件数据到芯片Flash
int
PackIndex = 0;
for
(PackIndex=0;PackIndex<FileLen/PackSize;PackIndex++){
state = BT_WriteData(0,ApplicationAddress+PackIndex*PackSize,(unsigned
char
*)(&pBuf[PackIndex*PackSize]),PackSize,0);
if
(!state){
printf
(
"BT_WriteData Error\n"
);
return
0;
}
}
if
(FileLen%PackSize){
state = BT_WriteData(0,ApplicationAddress+PackIndex*PackSize,(unsigned
char
*)(&pBuf[PackIndex*PackSize]),FileLen%PackSize,0);
if
(!state){
printf
(
"BT_WriteData Error\n"
);
return
0;
}
}
printf
(
"BT_WriteData Success\n"
);
//循环校验数据是否写成功
for
(PackIndex=0;PackIndex<FileLen/PackSize;PackIndex++){
state = BT_VerifyData(0,ApplicationAddress+PackIndex*PackSize,(unsigned
char
*)(&pBuf[PackIndex*PackSize]),PackSize);
if
(!state){
printf
(
"BT_VerifyData Error\n"
);
return
0;
}
}
if
(FileLen%PackSize){
state = BT_VerifyData(0,ApplicationAddress+PackIndex*PackSize,(unsigned
char
*)(&pBuf[PackIndex*PackSize]),FileLen%PackSize);
if
(!state){
printf
(
"BT_VerifyData Error\n"
);
return
0;
}
}
printf
(
"BT_VerifyData Success\n"
);
//执行固件
state = BT_ExcuteFirmware(0,ApplicationAddress);
printf
(
"BT_ExcuteFirmware state = %d\n"
,state);
//关闭设备
BT_CloseDevice(0);
return
0;
}
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PC端程序运行效果如下所示：
后记：
我是用STM32F4+USB3300高速USB实现IAP功能的，12K的App代码几乎瞬间下载完毕，整个程序测试了很多次，没一次出问题...
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