STM32 IAP技术 bootloader设计
介绍
（一般来说还需要一个交付给客户使用的上位机程序，本篇只讲bootloader）
Flash空间分配
bootloader设计
通信协议
通信协议就是boot和上位机约定的一个规则：收到什么信号时接收数据包，什么时候接收完成，什么时候跳转应用，什么时候恢复出厂设置等等，这个可以按照canopen协议来，也可以自己规定
我这边规定的如下：大致思路就是先握手，握手完成就开始接收程序，接收完成之后写入flash
if(CAN2_Receive_Flag)
{
CAN2_Receive_Flag = 0;
// 握手
if(CAN_RxHeader.StdId == 0x0F0)
{
update_begin_flag = 1;
CAN2_Transmit(0x0F0, Shake_Hands); // 握手完成
}
// 开始接收程序
if(CAN_RxHeader.StdId == 0x0F1)
{
}
// 接收完成，开始写入
if(CAN_RxHeader.StdId == 0x0F2)
{
update_finish_flag = 1;
}
}程序跳转
包括两个步骤：不更新时从boot跳转到APP，以及更新完后跳转到APP，原理都是一模一样的，直接放代码：
if(!update_begin_flag)
{
if(wait_ms >= WAITTIME) // 等待超时
{
if(((*(uint32_t*)(APP_ADDRESS+4))&0xFF000000)==0x08000000) // 检查地址
{
Jump_to_APP(APP_ADDRESS); // 跳转
}
}
}其中Jump_to_APP代码：
void Jump_to_APP(uint32_t app_address)
{
uint8_t i = 0;
if(((*(uint32_t*)app_address)&0x2FFE0000)==0x20000000) // 检查地址
{
// 地址+4是复位中断服务程序地址
jump_to_app = (iapfun)*(uint32_t*)(app_address+4);
// 关闭全局中断
__set_PRIMASK(1);
// 关闭滴答定时器
SysTick->CTRL = 0;
SysTick->LOAD = 0;
SysTick->VAL = 0;
// 设置所有时钟到默认状态
HAL_RCC_DeInit();
// 关闭所有中断
for (i = 0; i < 8; i++)
{
NVIC->ICER[i]=0xFFFFFFFF;
NVIC->ICPR[i]=0xFFFFFFFF;
}
// 使能全局中断
__set_PRIMASK(0);
// 这条在RTOS中比较重要，先照搬过来，不深究
__set_CONTROL(0);
__set_MSP(*(uint32_t*)app_address); // APP堆栈地址
jump_to_app(); // 跳转
// 跳转失败才会继续往下运行
while(1)
{
;
}
}
}
总之上面这段代码里面最关键的就是__set_MSP(*(uint32_t*)app_address);和jump_to_app = (iapfun)*(uint32_t*)(app_address+4);前者设置堆栈地址，即SP指针，后者设置程序入口。其余的都是一些安全措施，防止跳转过程收到乱七八糟的影响。
其中iapfun是需要定义的
// 用于跳转到特定地址的函数入口
typedef void (*iapfun)(void); 要实现完整的程序跳转，还要APP也配合在main函数起始位置加一条语句，并在target中进行设置：
SCB->VTOR = FLASH_BASE | 0x00020000;
这段代码将 Cortex-M 核心的中断向量表基址重定位到 Flash 存储的地址0x08020000，没有这条语句的话就算boot成功跳转了也没法运行的
程序接收
实现方式就是定义一个很大的uint8_t类型的数组，然后通过CAN总线的报文一个一个字节接收过来
if(CAN_RxHeader.StdId == 0x0F1)
{
if(APPLength < APP_LEN_MAX)
{
for(uint8_t i = 0; i < CAN_RxHeader.DLC; i++)
{
APP_RX_BUF[APPLength] = CAN2_Rx_data[i];
APPLength++;
}
}
else // 数组容量不足
{
;
}
}这部分代码很简单，主要是上位机和boot程序要配合好，还要注意在 250 kbit/s 的波特率下，CAN总线每秒可以发送约 2212 条报文（8字节），所以数据发送周期最好不要设置太大。我设置10ms发一条报文，这样一个50k字节的程序差不多64秒发送完（实际项目程序也就30k左右的样子），还算可以接受。
程序写入
这个过程就是把接收的数组写到flash的对应位置中，之前介绍过flash读写的相关内容了，可以看一下STM32 使用HAL库实现flash读写_stm32halflash程序-CSDN博客
这里直接贴一下代码
if(((*(uint32_t*)(APP_ADDRESS+4))&0xFF000000)==0x08000000)
{
Write_APP(APP_ADDRESS, APP_RX_BUF, APPLength);
update_finish_flag = 1;
}
void Write_APP(uint32_t WriteAddr, uint8_t* pBuffer, uint16_t Num)
{
static FLASH_EraseInitTypeDef EraseInitStruct;
static uint32_t SECTORError;
// Unlock the ROM
HAL_FLASH_Unlock();
// Erase the ROM
EraseInitStruct.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_SECTORS;
EraseInitStruct.Sector = FLASH_SECTOR_5;
EraseInitStruct.VoltageRange = FLASH_VOLTAGE_RANGE_3;
EraseInitStruct.NbSectors = 1;
if (HAL_FLASHEx_Erase(&EraseInitStruct, &SECTORError) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
// Write
for(uint16_t i=0; i<Num; i++)
{
if(HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_BYTE, WriteAddr, *pBuffer) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
WriteAddr += 1;
pBuffer ++;
}
// Lock the ROM
HAL_FLASH_Lock();
}注意一下EraseInitStruct.Sector需要根据自己写入程序的地址来选，不要擦除错了。还要注意HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_BYTE, WriteAddr, *pBuffer)中使用的是FLASH_TYPEPROGRAM_BYTE，按字节写入。
总结
这样一个简单的bootloader就算设计完了，当然要实现完整的IAP功能的话还需要上位机程序的配合。如果仅仅是需要单纯的IAP，也可以使用一些可以直接发送bin文件的CAN总线调试程序。可以参考一下STM32的IAP技术，基于CAN总线的STM32F103 BootLoader设计_哔哩哔哩_bilibili这位大佬的教程，介绍的非常详细
由于工作需要我还要在上位机中设计一些特定的功能，所以我还需要自己来写(╥╯^╰╥)