2020年11月10日 | SD卡升级——SDIO_IAP实验

2020-11-10 来源：eefocus

在嵌入式项目中，经常会用到SD卡升级这一方式来进行产品的软件升级。刚好最近做的项目也需要这一功能，由于之前未接触过IAP开发，刚好在这个时候可以学习一下，于是先到各大网站去搜索相关资料，两天下来，基本对于IAP的概念和编程步骤有了大致的了解。本人手里有块正点原子的开发板，前期的实验都是在这块开发板上实现的。在实现了SD卡IAP功能以后，立马将工程移植到项目中去，很快就把这个功能添加进去了，甚是高兴，对于以前的SD卡升级功能也不再那么神秘了。

本人是先看正点原子的超级战舰手册，先看的《第三十九章 FLASH模拟EEPROM实验》，了解了STM32片内FLASH编程的步骤，然后再看的《第五十三章串口IAP实验》，学习IAP编程的思想，最后到阿莫电子论坛上搜索相关的资料，最终完成了SD卡IAP编程的学习，并解决了实际问题。

学习总结：
1.STM32片内FLASH编程步骤4步曲：解锁、擦除、编程、上锁；

2.设置IAP程序在FLASH的起始地址，设置用户程序的起始地址为IAP后面的地址，并修改ROM空间大小；

3.在用户程序中，设置中断向量偏移地址为用户程序的起始地址；

4.STM32大容量存储器的页大小为2K，起初总以为是512字节；

5.页擦除的时候，所有的页地址都是实际的字节地址，而并非常说的“第几页第几页”中的页编号；

6.页擦除的时候，如果指定的页地址没有和页边界对齐的话，擦除操作仍然有效，只是擦除的范围是指定地址所在的整页大小；

原子哥的IAP实验是基于串口的，由于串口的数据发送是不可调的，只能一次性将整个用户程序的BIN文件发送给bootloader，而且bootloader是将接收到的用户文件暂存在片内SRAM的，这就限值了用户程序的大小，不能大于SRAM的大小64K。而SD卡设计则不受用户程序大小限值，只要FLASH装得下就行。由于原子哥的代码很多都是寄存器版本的，而文件系统又是他自己独门的FAT32驱动，再加上他的开发板SD卡例程都基于SPI驱动的（只有一个扩展例程是SDIO的），而我的项目时间比较急，要求用最高的效率完成这项功能，于是就产生了以ST官方库函数为主导，以网上开源文件系统Fatfs作为SD卡文件系统驱动，以SDIO4位总线的DMA访问模式为SD卡驱动这样一个方案，一切都只为了开发的效率，同时，也将源代码与大家分享，相信也有很多人使用这样一种方案的。

本工程试验平台：
1.硬件：正点原子超级战舰开发板，由于购买时配套的3.5寸触摸屏，对于3.5以下的屏为测试过，但应该没问题，因为LCD驱动用的还是原子哥的驱动，是兼容2.4到3.5的。SanDisk 1G SD卡， MicroSD 2G。注意：要使用超级战舰开发板上的SDIO功能，必须将开发板上的P10跳线帽接到P11上，因为原子的SD卡驱动默认使用SPI接口的，所以这里必须要设置！

2.软件：ST官方库V3.0的，比较老了。

FatFs文件系统，注意：本人在ff.h配置中将宏_FS_READONLY配置为1，即只生成读操作的代码，不编译写操作的代码，目的是为了减小
bootloader的代码量，包括原子哥的LCD.C中的代码也删减了很多。

下面就将主要的源代码贴出，供大家参考。

/*****************************************************************************************************
文件名：main.c
文件描述：程序执行的主要文件，不用说也明白
创建人：何小龙
博客：http://blog.csdn.net/hexiaolong2009
创建时间：2012.05.16
更改历史：2012.05.29
*****************************************************************************************************/
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "LED.h"
#include "diskio.h"
#include "ff.h"
#include "lcd.h"
#define FLASH_APP_ADDR 0x08010000 //第一个应用程序起始地址(存放在FLASH)
#define STM_PAGE_SIZE 2048 //注意：STM32F103ZET6的FLASH页大小为2K
//****************************************************************************************************
//全局变量声明
FATFS Fs;
FIL file;
BYTE buffer[STM_PAGE_SIZE];
FRESULT res;
UINT br;
typedef void (*fun)(void); //定义一个函数类型的参数.
fun AppStart;
/*****************************************************************************************************
函数名：Jump2App
功能：从Bootloader跳转到用户APP程序地址空间
入口参数：Addr，用户APP的起始执行地址
出口参数：无
返回值：无
*****************************************************************************************************/
void Jump2App(u32 Addr)
{
if(((*(vu32*)Addr)&0x2FFE0000) == 0x20000000) //检查栈顶地址是否合法.
{
AppStart = (fun)(*(vu32*)(Addr+4)); //用户代码区第二个字为程序开始地址(复位地址)
AppStart(); //跳转到APP.
}
}
/*****************************************************************************************************
函数名：FirmwareUpdate
功能：固件升级函数
入口参数：无
出口参数：无
返回值：无
*****************************************************************************************************/
void FirmwareUpdate(void)
{
int PageOffest = 0; //页偏移，从APP的基地址到当前页起始位置的字节总数
int ByteOffest; //当前页内的字节偏移，从当前操作页的起始位置到正在写入位置的字节偏移
int a, b;
u8 i = 0;
/*首先初始化SD卡*/
if(0 != disk_initialize(0)) return;
/*接着挂载文件系统对象*/
f_mount(0, &Fs);
/*查找是否存在要升级的BIN文件*/
res = f_open(&file, "RTC.bin", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);
if(FR_OK != res) return;
/*绘制进度条边框*/
LCD_DrawRectangle(50, 225, 250, 255);
/*初始化临时变量*/
a = file.fsize / 100; //100表示将进度条平均分成100份，由于进度条长度为200个像素，所以1份占用2个像素
a &= 0xfffffffe; //将文件平均分成100份，所以a表示一份文件所占的字节数，为确保该字节数为偶数，故做此转换
b = 0; //b表示当前已经更新了多少字节
/*执行主要的IAP功能*/
while(1)
{
/*每次读取一个页的数据到内存缓冲区，注意：STM32F103ZE的页大小为2K*/
res = f_read(&file, buffer, STM_PAGE_SIZE, &br);
if (res || br == 0) break;
/*然后就是永恒的4步骤：解锁、擦除、更新、上锁*/
FLASH_Unlock();
FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_PGERR | FLASH_FLAG_WRPRTERR);
FLASH_ErasePage(FLASH_APP_ADDR + PageOffest);
for(ByteOffest = 0; ByteOffest < STM_PAGE_SIZE; ByteOffest += 2)
{
/*更新FLASH，注意当前操作的实际位置：APP基地址FLASH_APP_ADDR+页偏移字节PageOffest+当前页内的字节偏移ByteOffest*/
FLASH_ProgramHalfWord(FLASH_APP_ADDR + PageOffest + ByteOffest, *(u16*)(buffer + ByteOffest));
b += 2;
/*更新显示进度条，(b % a == 0)的目的是确保当前正好写完1份文件*/
if(b % a == 0)
{
LCD_Fill(50, 225, 50 + 2 * (b / a), 255, 0x7e0); //(b / a)表示已经写了几份文件
}
}
FLASH_Lock();
PageOffest += STM_PAGE_SIZE;
/*每更新完1页，让LED状态翻转一次*/
i = !i;
if(i)
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
else
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
}
/*关闭文件，卸载文件系统*/
f_close(&file);
f_mount(0, 0);
}
/*****************************************************************************************************
函数名：main
功能：主程序入口函数
入口参数：无
出口参数：无
返回值：int
*****************************************************************************************************/
int main(void)
{
SystemInit();
delay_init(72);
LED_Init();
LCD_Init();
FirmwareUpdate();
Jump2App(FLASH_APP_ADDR);
while(1);
}

还要注意的地方：用户程序是放在FLASH地址0x08010000的位置的，而且该代码只识别SD卡根目录下的RTC.bin文件，如果要更改文件名，则只需将FirmwareUpdate函数中的“RTC.bin”文件改成你要升级的文件即可。

以下是运行效果：

希望对大家有帮助。

SD卡升级 SDIO IAP实验

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