2019年08月20日 | stm32之iap实现应用(基于串口，上位机，详细源码)

开发环境：Window 7

开发工具：Keil uVision4

硬件：stc32f103c8t6

篇幅略长，前面文字很多，主要是希望能让小白们理解，后面就是实现步骤，包括实现的代码。

在研发调试的时候我们一般用烧录器下载代码，对于stc32f103c8t6来说，还可以用串口下载，步骤如下：

1.PC端下载一个上位机Flash Loader Demo

2.芯片的串口引脚Tx、Rx（PA.9、PA.10）通过USB>TTL连接到电脑上

3.将芯片的boot0引脚接高电平、boot1引脚接低电平。这是为了让芯片上电的时候从系统存储区启动，原厂的isp程序保存在那里，地址是0x1FFF 000 ~ 0x1FFF 77FF。系统存储区是用户不能访问的区域，它在芯片出厂时已经固化了启动程序，它负责实现串口、USB以及CAN等isp烧录功能。

4.打开上位机，配置如图，波特率可多选，这是因为上位机在发送握手0x7F时，芯片接收到0x7F后，就能将波特率算出来，然后给自身串口初始化，跟上位机设置一样的波特率。接着给芯片上电，上位机选择bin文件，下载到芯片里面后，将boot0和boot1引脚接低，重新上电，就能运行刚下载的程序了。

这样就可以在没有烧录器的情况下下载程序了，当然如果要进行调试的话，还是需要烧录器。

除了上面这两种给芯片下载新程序的方法，还可以在芯片运行中给自身flash存储器写入新程序。这就是iap（In application Programing在应用编程）。做一个产品，研发时一般都是在PC端借助烧录器升级，但到客户手里一般是用U盘升级，只要把U盘插入到机器中，就能给自身升级。其中，在插入U盘后，芯片检测到需要升级，就会跳转到iap程序段里面去，然后读取U盘里面的程序，再将U盘的程序文件拷贝到自身的flash里，拷贝完成之后，跳转到新的程序中运行。下面是通过串口给自身升级的iap案例，将实现的过程代码详细说明。

stc32f103c8t6内部有一个64k的flash存储器，用于储存代码，在电脑上编译好的程序，通过烧录器把它烧录到内部flash中。Flash里面的内容掉电不会丢失，烧录完，芯片重新上电，就可以从内部flash中加载代码（起始地址一般是0x0800 0000）。

内部falsh除了用烧录器读写外，还可以在芯片运行时，对自身的内部flash进行读写。如果flash储存了程序后还有剩余的空间，那么可以把它用来保存程序运行时产生需要掉电保存的数据；也可以在芯片运行时将另一个编译后的二进制程序文件写到剩余的flash，然后进行跳转到新的程序上面运行。这也是iap的实现原理。

1.先介绍怎么利用stm库对flash进行操作

所有flash操作相关的函数接口在stm32f10x_flash.h里面。读flash里面的数据直接根据地址读出来就行了。往写flash里面写数据，需要解锁，擦除，写入数据，上锁；擦除后存储单元都变成1，因为储存单元不能由0变1，所以在写入之前一定要先擦除，不然会写入失败。

操作代码如下：

#define address 0x08006000   //写入的flash地址

#define value 0x55aa55aa     //将要写的数据

void flash_test(void)

{

uint32_t *pdata=address;

Printf(“data=%d”,*pdata);   //先将原来的数据打印出来

    FLASH_Unlock();    //解锁

FLASH_ErasePage(address);   

//擦除，擦除只能按页擦，擦除address地址所在的页，不同的芯片一页的大小不一样，对于stc32f103c8t6来说，一页就是1024字节，也就是1k。

FLASH_ProgramWord(address,value);   

/*将data写入address地址里面，除了写入uint32_t类型，还可以写uint16_t类型的数据，对于一份很长的代码来说，只能这样一个个的写进去flash，对应接口如下：

FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);

FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);*/

FLASH_Lock(); //上锁，保护数据

Status=FLASH_WaitForLastOperation(0xFFFFFF);//等待烧写结束，参数是等待的超时时间

if(Status==FLASH_COMPLETE){

//写入成功

}

Printf(“data=%d”,*pdata);//打印确认是否写入成功

}

要注意，address的地址不能指向自身的代码区域，因为修改了自身的程序会造成不可预测的效果，所以要指向自身程序后面的空余区域，一般来说从0x08000000+加上程序的大小，后面的就是空余区域。下图是对于芯片stc32f103c8t6的工程配置：

2.流程图不太会写，简单地将过程描述一遍，iap策略如下：

对于升级的方式，可以选择以下几种，如USART，IIC，CAN，USB，以太网接口甚至是无线射频通道，将程序文件发送到iap。

存储区划分：

Bootloader工程：0x800 0000-0x800 2BFF （11k）

升级标志：0x800 2C00-0x800 2FFF (1K)

App工程：0x800 3000 -0x801 0000 （52k）

芯片上电首先是进入bootloader工程的，所以把bootloader放在前面。升级标志可能会有人问为啥要1k这么大，一个字节不行了吗？首先，bootloader和app都可能会对升级标志的值进行修改或读取，所以不能保存在RAM，只能保存在ROM，那么对ROM的数据进行修改就是flash读写操作，上面提了要先擦除，而且擦除是按页擦，一页就是1k，所以就算标志位不需要1k这么大，只用其一个字节，那剩下的也不能用到其他地方，因为它随时会被擦除。

下面开始说明这两部分的代码实现，其中的一些配置也要细心注意。

3.Bootloader工程

Bootloader程序开机引导app程序，在运行app程序中，若收到升级信号，则从app跳转到bootloader里，然后boorloader通过串口接收新的程序文件，对app进行升级。所以，我们还需要一个上位机将程序文件通过串口发送给bootloader，为了方便，我没自己做上位机，直接用Flash Loader Demo，这个可以网上下载。那么上位机有了，还要了解它的通讯协议， 到底数据是怎么从上位机发送过来了，bootloader该怎么接收数据。

其实我们要做的bootloader工程就是要实现原厂isp的功能，跟上位机同步，接受上位机数据。我们无法得到人家的isp代码，但是可以上st的官网下载它的isp协议。了解了它的协议就能自己写单片机端的代码了。协议下载链接。这里不对这个协议进行细说，直接说明实现的代码，下图是原厂isp所支持的命令。

建立bootloader工程，打开一个新的带stm32标准库的keil工程，对工程进行如下配置。

第一步，初始化USART1外设，这里不做波特率自适应，把波特率固定为115200，那么上位机配置就要跟其保持一致。

创建

#ifndef __USART1_INIT_H__

#define __USART1_INIT_H__

#include "stm32f10x.h"

#include

void USART1_Configuration(void);//打印输出串口初始化

void sengdata(unsigned char data);

unsigned char waitdata(void); 

#endif

创建

#include "USART1.h"

#include "Queue.h"

 void USART1_Configuration(void)//打印输出串口初始化

 {

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

  //配置串口1 （USART1） 时钟

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

  //配置串口1接收终端的优先级

  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0); 

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; 

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; 

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; 

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    //配置串口1 发送引脚(PA.09)

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);    

  //配置串口1 接收引脚 (PA.10)

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  //串口1工作模式（USART1 mode）配置 

  USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;//设置波特率;

  USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //数据位为8个字节

  USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一位停止位

  USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ; //无校验位

  USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //不需要流控制

  USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //接收发送模式

  USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); 

  USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启中断

  USART_Cmd(USART1, ENABLE);//使能串口

}

void sengdata(unsigned char data)

{

USART_SendData(USART1, (unsigned char) data);

while( USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!= SET);

}

extern QueueT RxQueueEntity;

unsigned char waitdata(void)  //阻塞等待一个数据到来

{

while(1){

if(getDataCount(&RxQueueEntity)!=0){

      return outQueue(&RxQueueEntity);

}

}

}

第二步，创建接收队列，因为上位机发送过来的数据很多，芯片不能及时处理，那么就要先把数据放进队列，然后逐个拿出来处理。这样就不会丢失数据。直接复制下面代码就行，可以先不用理解。

创建

#ifndef __QUEUE__H__

#define __QUEUE__H__ 

#include "core_cm3.h"

typedef struct  

{

u16 in;

u16 out;

u16 cntMax;

u8*  pBuf;

}QueueT;

/*队列的特点：先进先出，若队列满了，不能再放数据。可循环使用队列的位置*/

void QueueCreate(QueueT* thiz,u8* BufAddress,u16  BufSize); //创建一个队列，初始化结构体里面的成员

u16 getDataCount(QueueT* thiz); //获取队列里面有效的数据的大小

u16 getEmptyCount(QueueT* thiz); //获取队列里面还剩余多少空的位置

u8 inQueue(QueueT* thiz,u8 data); //将一个数据放进队列

u8 outQueue(QueueT* thiz); //从队列里面拿一个数据出来

#endif //__QUEUE__H__ 

创建

#include "Queue.h"

void QueueCreate(QueueT* thiz,u8* BufAddress,u16  BufSize)

{

thiz->in=0;

thiz->out=0;

thiz->cntMax=BufSize;

    thiz->pBuf=BufAddress;

}

u16 getDataCount(QueueT* thiz)

{

  if (thiz->in >= thiz->out){

        return (thiz->in - thiz->out);

     }else{

        return (thiz->in + thiz->cntMax - thiz->out);

     }

}

u16  getEmptyCount(QueueT* thiz)

{

u16 dataCnt;

    if (thiz->in >= thiz->out){

        dataCnt=(thiz->in - thiz->out);

    }else{

        dataCnt=(thiz->in + thiz->cntMax - thiz->out);

    }

if ((dataCnt+1u) >= thiz->cntMax){

        return 0; //fifo full

    }

return  (thiz->cntMax-dataCnt-1u);

}

u8 inQueue(QueueT* thiz,u8 data)

{

    u16   in;

     in =  thiz->in + 1u;

     if (in >= thiz->cntMax){

         in = 0;

     }

     if (in == thiz->out){ //full fifo

         return 0;

     }

     thiz->pBuf[thiz->in] = data;

     thiz->in = in;

     return 1;

}

u8  outQueue(QueueT* thiz)

{

u8   data;

     u16  out;

     if (thiz->in == thiz->out){ //empty fifo

         return 0;

     }

     out = thiz->out;

     data = thiz->pBuf[out];

     out++;

     if (out >= thiz->cntMax){

         out = 0;

     }

     thiz->out = out;

     return data;

}

第三步，建立与上位机的通讯协议，接收上位机的命令并作出相应的应答。下面代码是根据协议AN2606来写给上位机的应答的。

创建

#ifndef __IAP_H__

#define __IAP_H__

#include "core_cm3.h"

#define updata_flagaddr 0x8002C00  //升级标志

#define verify_flagaddr 0x800FF10    //在app里面

#define ACK   0x79        //肯定应答

#define NACK  0x1F        //否定应答

typedef struct{

  unsigned char cmd;

  void (*pfunction)(void);

}CommandHandleStruct;

typedef  void (*iapfun)(void);

void jump_to_app(u32 appxaddr);

extern const CommandHandleStruct CmdHdlStr[11];

#endif //__IAP_H__

创建

#include "iap.h"

#include "USART1.h"

static unsigned char bootloaderversion=0x22;

static unsigned char cmd_count=11;

static unsigned char cmd[11]={0x00,0x01,0x02,0x11,0x21,0x31,0x43,0x63,0x73,0x82,0x92};

void jump_to_app(u32 appaddr)  //跳转函数

{

  iapfun jump2app; 

if(((*(vu32*)appaddr)&0x2FFE0000)==0x20000000)

{ 

__set_PRIMASK(1);

__set_MSP(*(vu32*)appaddr);

jump2app=(iapfun)*(vu32*)(appaddr+4);

jump2app(); 

}

}

unsigned char checksum(unsigned char *data, int len) //计算p开始len个字节的checksum，也就是计算异或

{

    int i;

    unsigned char cs;

    cs = 0;

    for ( i=0; i        cs ^= data[i];

    return cs;

}

void Getcommand(void) //AN2606 page10

{ 

unsigned char i;

sengdata(cmd_count);

sengdata(bootloaderversion);

for(i=0;i sengdata(cmd[i]);

}

sengdata(ACK);

}

void GetVersion(void)  //AN2606 page12

{

  sengdata(bootloaderversion);

  sengdata(0x01);

  sengdata(0x01);

  sengdata(ACK);

}

void GetID(void)  //AN2606 page14

{

  sengdata(0x01);

  sengdata(0x04);

  sengdata(0x10);

sengdata(ACK);

}

unsigned int addr=0,temp1;

unsigned int* flashdata;

void ReadMemorycommand(void)  //AN2606 page16