基于STM32的IPA设计文档.pdf-资料库

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Bootloader+3App Bootloader+3App Bootloader+3App Bootloader+3App 1 简介...................................................................................................................... 2 2 Bootloader 实现原理............................................................................................ 3 3 APP 实现与配置...................................................................................................6 3.1 APP1 程序起始地址设置方法.................................................................... 6 3.2 中断向量表的偏移量设置......................................................................... 7 3.3 *bin 文件生成........................................................................................... 7 3.4 步骤总结................................................................................................... 8 4 关键点.................................................................................................................. 9 附件：................................................................................................................... 10

1111 简介 IAP（In Application Programming）即在应用编程，IAP 是用户自己的程序在运行过程中对 User Flash 的部分区域进行烧写，目的是为了在产品发布后可以方便地通过预留的通信口对产品中的固件程序进行更新升级。通常实现 IAP 功能时，即用户程序运行中作自身的更新操作，需要在设计固件程序时编写两个项目代码，第一个项目程序不执行正常的功能操作，而只是通过某种通信方式(如 USB、USART)接收程序或数据，执行对第二部分代码的更新；第二个项目代码才是真正的功能代码。这两部分项目代码都同时烧录在 User Flash 中，当芯片上电后，首先是第一个项目代码开始运行，它作如下操作： 1）检查是否需要对第二部分代码进行更新 2）如果不需要更新则转到4） 3）执行更新操作 4）跳转到第二部分代码执行第一部分代码必须通过其它手段，如 JTAG 或 ISP 烧入；第二部分代码可以使用第一部分代码 IAP 功能烧入，也可以和第一部分代码一起烧入，以后需要程序更新是再通过第一部分 IAP 代码更新。我们将第一个项目代码称之为 Bootloader 程序，第二个项目代码称之为 APP 程序，他们存放在 STM32 FLASH 的不同地址范围，一般从最低地址区开始存放 Bootloader，紧跟其后的就是 APP 程序（注意，如果 FLASH 容量足够，是可以设计很多 APP 程序的，本章我们讨论 3 个 APP 程序的情况）。这样我们就是要实现 4 个程序：Bootloader 和 3 个 APP。

Bootloader 2222 Bootloader Bootloader Bootloader 实现原理我们先来看看 STM32 正常的程序运行流程，如图 2.1 所示： ① ② 0X08000000 0X08000004 闪存物理地址复位中断向量（中断向量表起始地址）非可屏蔽中断向量栈顶地址 Reset_Handler NMIEeception 增递硬件错误中断向量 HardFaultException … … 0X08000004 +n 复位中断程序入口 Reset_Handler(vo id ) ④ 硬件错误中断程序入口 HardFaultException(vo id ) ③ … … x x x 中断程序入口 x x x _Handler(vo id ) … … 0X08000004 +N m a in函数入口 int main (vo id ) m a in函数死循环 ⑤ 中断请求图 2.1 STM32 正常运行流程图 STM32 的内部闪存（FLASH）地址起始于 0x08000000，一般情况下，程序文件就从此地址开始写入。此外 STM32 是基于 Cortex-M3 内核的微控制器，其内部通过一张“中断向量表”来响应中断，程序启动后，将首先从“中断向量表”取出复位中断向量执行复位中断程序完成启动，而这张“中断向量表”的起始地址是 0x08000004，当中断来临，STM32 的内部硬件机制亦会自动将 PC 指针定位到“中断向量表”处，并根据中断源取出对应的中断向量执行中断服务程序。在图 2.1 中，STM32 在复位后，先从 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，如图标号①所示；在复位中断服务程序执行完之后，会跳转到我们的 main 函数，如图标号②所示；而我们的 main

函数一般都是一个死循环，在 main 函数执行过程中，如果收到中断请求（发生重中断），此时 STM32 强制将 PC 指针指回中断向量表处，如图标号③所示；然后，根据中断源进入相应的中断服务程序，如图标号④所示；在执行完中断服务程序以后，程序再次返回 main 函数执行，如图标号⑤所示。当加入 IAP 程序之后，程序运行流程如图 2.2 所示： 0X08000000 0X08000004 ① 增递闪存物理地址复位中断向量（中断向量表起始地址）非可屏蔽中断向量硬件错误中断向量栈顶地址 Reset _Handler NMIEeception HardFaultException … … 0X08000004+N IA P 程序 m a in 函数入口 int m ain (vo id ) 增递 IA P 过程跳转 ② 0X08000004 +N+M 复位中断向量（新中断向量表起始地址）非可屏蔽中断向量硬件错误中断向量 Reset_Handler NMIEeception HardFaultException ⑤ ④ 增递 ③ … … 复位中断程序入口 Reset _Handler(vo id ) 硬件错误中断程序入口 HardFaultException (vo id ) … … xxx 中断程序入口 xxx _Handler(vo id ) … … 0X08000004 +N+M+n 新程序 m a in 函数入口 int m ain (vo id ) m a in 函数死循环 ⑥ 中断请求图 2.2 加入 IAP 之后程序运行流程图

在图 2.2 所示流程中，STM32 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 2.1 一样；在执行完 IAP 以后（即将新的 APP 代码写入 STM32 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 STM32 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。通过以上两个过程的分析，我们知道IAP程序必须满足两个要求： 1）新程序必须在IAP程序之后的某个偏移量为x的地址开始； 2）必须将新程序的中断向量表相应的移动，移动的偏移量为x；

3333 APPAPPAPPAPP 实现与配置本章设计3个APP的情况，因为就是分配的flash扇区不同，所以就举例其中的一个。程序起始地址设置方法 3.13.13.13.1 APPAPPAPPAPP1111 程序起始地址设置方法程序起始地址设置方法程序起始地址设置方法随便打开一个之前的实例工程，点击 Options for Target�Target 选项卡，如图 3.1 所示：图 3.1 FLASH APP1 Target 选项卡设置默认的条件下，图中IROM1的起始地址（Start）一般为0X08000000，大小（Size）为0X80000，即从0X08000000开始的512K空间为我们的程序存储。而图中，我们设置起始地址（Start）为0X08010000，即偏移量为0X10000（64K 字节），因而，留给APP用的FLASH空间（Size）只有0X80000- 0X10000=0X70000（448K字节）大小了。设置好Start和Szie，就完成APP1程序

的起始地址设置。 APP2则为0X08020000+0X60000； App3则为0X08030000+0X50000; 其实就是为每个app程序分配了4k的空间。中断向量表的偏移量设置 3.23.23.23.2 中断向量表的偏移量设置中断向量表的偏移量设置中断向量表的偏移量设置之前我们讲解过，在系统启动的时候，会首先调用 systemInit 函数初始化时钟系统，同时 systemInit 还完成了中断向量表的设置，我们可以打开 systemInit 函数，看看函数体的结尾处有这样几行代码： #ifdef VECT_TAB_SRAM SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM. */ #else CB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH. */ #endif 从代码可以理解，VTOR寄存器存放的是中断向量表的起始地址。默认的情况 VECT_TAB_SRAM是没有定义,所以执行SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; 对于FLASH APP，我们设置为FLASH_BASE+偏移量0x10000,所以我们可以在FLASH APP的main函数最开头处添加如下代码实现中断向量表的起始地址的重设： SCB->VTOR = FLASH_BASE | 0x10000; 如果是APP2可以设置为SCB->VTOR = FLASH_BASE | 0x20000; 如果是APP3可以设置为SCB->VTOR = FLASH_BASE | 0x30000; 这样，我们就完成了中断向量表偏移量的设置。 3.33.33.33.3 *bin*bin*bin*bin 文件生成文件生成文件生成文件生成不过MDK默认生成的文件是.hex文件，并不方便我们用作IAP更新，我们希望生成的文件是.bin文件，这样可以方便进行IAP升级。这里我们通过MDK自带的格式转换工具fromelf.exe，来实现.axf文件到.bin文件的转换。该工具在 MDK的安装目录\ARM\BIN40文件夹里面。本章，我们通过在MDK点击Options for Targetà User选项卡，在Run User Programs After Build/Rebuild 栏，勾选Run#1和DOS16，并写入：

D:\Keil3.80a\ARM\BIN40\fromelf.exe --bin - o ..\OBJ\TEST.bin ..\OBJ\TEST.axf，如图3.2所示：图3.2 *bin文件生成设置通过这一步设置，我们就可以在MDK编译成功之后，调用fromelf.exe （注意，我的MDK是安装在D:\Keil3.80A文件夹下，如果你是安装在其他目录，请根据你自己的目录修改fromelf.exe的路径），根据当前工程的TEST.axf（如果是其他的名字，请记住修改，这个文件存放在OBJ目录下面，格式为 xxx.axf），生成一个TEST.bin的文件。并存放在axf文件相同的目录下，即工程的OBJ文件夹里面。在得到.bin文件之后，我们只需要将这个bin文件传送给单片机，即可执行IAP升级。 3.43.43.43.4 步骤总结步骤总结步骤总结步骤总结 1111）设置APPAPPAPPAPP程序的起始地址和存储空间大小 2222）设置中断向量表偏移量 fromelf.exe 3333）设置编译后运行fromelf.exe fromelf.exe，生成.bin.bin.bin.bin文件.... fromelf.exe

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