STM32CubeMx开发之路—在线升级OTA
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文章目录
- 运行环境
- 简介
- 基础知识(1/4)
- STM32中的程序在哪儿?
- 进行分区
- 总体流程图
- BootLoader程序
- 流程图分析
- 程序编写和分析
- App程序
- 流程图分析
- 程序编写和分析
- Ymodem协议
- 代码分析
- 结果验证
- 代码的下载
- BootLoader的下载
- App1的下载
- 生成App2的.bin文件
- 使用Xshell进行文件传输
- 总结
- 源代码获取
运行环境
Windows10
STM32CubeMX
Version 5.4.0
Keil5(MDK5)
Version 5.28.0.0
硬件开发板
F103RB-NUCLEO
简介
本教程有点长, 请耐心看完, 本例程主要讲解在线升级(OTA)的实现过程, 主要是针对IAP OTA
从原理分析
, 分区划分
, 到代码编写
和实验验证
等过程阐述这一过程. 帮助大家加深对OTA的认识.
基础知识(1/4)
STM32中的程序在哪儿?
正常情况下, 我们写的程序都是放在STM32片内Flash中(暂不考虑外扩Flash).
我们写的代码最终会变成二进制文件, 放进Flash中
感兴趣的话可以在Keil
->
Debug
->
Memory
中查看, 右边Memory窗口存储的就是代码
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接下来就可以进入正题了.
进行分区
既然我们写的程序都会变成二进制文件存放到Flash中, 那么我们就可以进一步对我们程序进行分区.
我使用的是F103RB-NUCLEO开发板
,他的Flash一共128页, 每页1K.见下图:
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以它为例, 我将它分为三个区.BootLoader区
、 App1区
、 App2区(备份区)
具体划分如下图:
BootLoader区
存放启动代码App1区
存放应用代码App2区
存放暂存的升级代码
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总体流程图
- 先执行
BootLoader
程序, 先去检查APP2
区有没有程序, 如果有就将App2区(备份区)的程序拷贝到App1区
, 然后再跳转去执行App1
的程序. - 然后执行
App1
程序, 因为BootLoader
和App1
这两个程序的向量表不一样, 所以跳转到App1
之后第一步是先去更改程序的向量表. 然后再去执行其他的应用程序. - 在应用程序里面会加入程序升级的部分, 这部分主要工作是拿到升级程序, 然后将他们放到
App2区(备份区)
, 以便下次启动的时候通过BootLoader
更新App1
的程序.
流程图如下图所示:
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BootLoader程序
BootLoader
可以理解成是引导程序, 它的作用是启动正式的App应用程序
. 换言之,BootLoader
是一个程序, App也是一个程序,BootLoader程序
是用于启动App程序
的. 后面我将以我例程的BootLoader
为例, 讲解BootLoader
(后面会提供免费的代码下载链接).
流程图分析
以我历程的BootLoader为例:
- 我将
App2区
的最后一个字节(0x0801FFFC
)用来表示App2区
是否有升级程序, STM32在擦除之后Flash的数据存放的都是0xFFFFFFFF
, 如果有, 我们将这个地址存放0xAAAAAAAA
. 具体的流程图见下图所示
![](/assets/blank.gif)
程序编写和分析
所需STM32的资源有:
- printf的使用, 可参考以前的博文
STM32CubeMx开发之路—3发送USART数据和printf重定向
- Flash的读写, 可参考以前的博文
STM32CubeMX开发之路—8Flash读写
- 程序跳转指令:可以参考如下代码:
/* 采用汇编设置栈的值 */
__asm void MSR_MSP (uint32_t ulAddr)
{MSR MSP, r0 //设置Main Stack的值BX r14
}/* 程序跳转函数 */
typedef void (*Jump_Fun)(void);
void IAP_ExecuteApp (uint32_t App_Addr)
{Jump_Fun JumpToApp;if ( ( ( * ( __IO uint32_t * ) App_Addr ) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000 ) //检查栈顶地址是否合法.{JumpToApp = (Jump_Fun) * ( __IO uint32_t *)(App_Addr + 4); //用户代码区第二个字为程序开始地址(复位地址)MSR_MSP( * ( __IO uint32_t * ) App_Addr ); //初始化APP堆栈指针(用户代码区的第一个字用于存放栈顶地址)JumpToApp(); //跳转到APP.}
}
- 在需要跳转的地方执行这个函数就可以了
IAP_ExecuteApp(Application_1_Addr);
- 其他的代码请参考`BootLoader源代码
App程序
App就是主要跑的程序, 我将以我例程的App为例, 采用Ymodem协议进行串口传输,讲解
App
的编写(后面会提供免费的代码下载链接), 其他的协议原理大体上都差不多, 都是通过某种协议拿到升级的代码.
流程图分析
以我历程的App1为例:
- 先修改向量表, 因为本程序是由BootLoader跳转过来的, 不修改向量表后面会出现问题.
- 打印版本信息, 方便查看不同的App版本
- 本例程的升级程序采用串口的Ymoderm协议进行传输bin文件. 具体的流程图见下图所示
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程序编写和分析
所需STM32的资源有:
- printf的使用, 详情可参考 STM32CubeMx开发之路—3发送USART数据和printf重定向
- Flash的读写, 详情可参考 STM32CubeMX开发之路—8Flash读写
- 串口的DMA收发, 详情可参考 STM32CubeMx开发之路—4采用DMA方式收发数据
- YModem协议相关的, 详情可参考 YModem介绍
Ymodem协议
- 百度百科Ymodem协议
- 具体流程可自行查找相关文档, 这儿提供一个我找到的 XYmodem.pdf.
- Ymodem协议相关介绍可参考我的这篇教程 YModem介绍.
代码分析
代码大多数都是通过串口实现Ymodem协议的接收, 这儿就不详细说明
后面放了我的源代码, 详情请参考我的源代码.
主函数添加修改向量表的指令
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- 打印版本信息以及跳转指令
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- YModem相关的文件接收部分
/*** @bieaf YModem升级** @param none* @return none*/
void ymodem_fun(void)
{int i;if(Get_state()==TO_START){send_command(CCC);HAL_Delay(1000);}if(Rx_Flag) // Receive flag{Rx_Flag=0; // clean flag/* 拷贝 */temp_len = Rx_Len;for(i = 0; i < temp_len; i++){temp_buf[i] = Rx_Buf[i];}switch(temp_buf[0]){case SOH:///<数据包开始{static unsigned char data_state = 0;static unsigned int app2_size = 0;if(Check_CRC(temp_buf, temp_len)==1)///< 通过CRC16校验{if((Get_state()==TO_START)&&(temp_buf[1] == 0x00)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 开始{printf("> Receive start...\r\n");Set_state(TO_RECEIVE_DATA);data_state = 0x01;send_command(ACK);send_command(CCC);/* 擦除App2 */Erase_page(Application_2_Addr, 40);}else if((Get_state()==TO_RECEIVE_END)&&(temp_buf[1] == 0x00)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 结束{printf("> Receive end...\r\n");Set_Update_Down();Set_state(TO_START);send_command(ACK);HAL_NVIC_SystemReset();}else if((Get_state()==TO_RECEIVE_DATA)&&(temp_buf[1] == data_state)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 接收数据{printf("> Receive data bag:%d byte\r\n",data_state * 128);/* 烧录程序 */WriteFlash((Application_2_Addr + (data_state-1) * 128), (uint32_t *)(&temp_buf[3]), 32);data_state++;send_command(ACK);}}else{printf("> Notpass crc\r\n");}}break;case EOT://数据包开始{if(Get_state()==TO_RECEIVE_DATA){printf("> Receive EOT1...\r\n");Set_state(TO_RECEIVE_EOT2);send_command(NACK);}else if(Get_state()==TO_RECEIVE_EOT2){printf("> Receive EOT2...\r\n");Set_state(TO_RECEIVE_END);send_command(ACK);send_command(CCC);}else{printf("> Receive EOT, But error...\r\n");}}break;}}
}
- 其中部分函数未在以上代码中展现, 详情请参看下面的源代码(免费).
结果验证
上面说了这么多, 接下来咱们来测试一下结果
代码的下载
- 由下图可知两份代码的下载区域是不一样的
- 所以他们下载的区域也不一样
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BootLoader的下载
- BootLoader的代码默认是最开始的所以不需要特别设置代码的下载位置
- 按照下图, 修改擦除方式为
Erase Sectors
, 大小限制在0X5000
(20K)
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- 烧录代码
- 运行, 通过串口1打印输出, 会看到以下打印消息
- 说明BootLoader已经成功运行
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App1的下载
- App1稍微复杂一点, 需要将代码的起始位置设置为
0x08005000
- 同时也要修改擦除方式为
Erase Sectors
, 见下图
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- 烧录代码
- 运行, 通过串口1打印输出, 会看到以下打印消息
- 说明
BootLoader
已经成功跳转到版本号为0.0.1的App1
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生成App2的.bin文件
- Keil如何生成.bin文件, 请参考这篇博文 Keil如何生成.bin文件
- 修改代码, 把版本号改为0.0.2, 并且编译并且生成.bin文件
- 生成好之后你会得到一个.bin结尾的文件, 这就是我们待会儿YModem要传输的文件
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使用Xshell进行文件传输
- 打开Xshell
- 代码中, 串口1进行调试信息的打印, 串口2进行YModem升级的
- 所以使用Xshell打开串口2进行文件传输, 串口1则可以通过串口调试助手查看调试消息, 具体过程如下
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- 你会看到App的版本成功升级到0.0.2了.
- 如果你到了这一步.
- 那么恭喜你! 你已经能够使用在线升级了!
总结
通过本几节的教程, 想必你已经会使用在线升级了, 只要原理知道了其他的问题都可以迎刃而解了, 除了使用YModem协议传输.bin文件, 你还可以通过蓝牙, WIFI,等其他协议传输, 只要能够将.bin文件传输过去, 那其他的部分原理都差不多.
源代码获取
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