STM32

SD卡升级——SDIO_IAP实验

2019-12-27 18:37发布

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本帖最后由 hexiaolong2009 于 2013-5-29 19:40 编辑

     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。
  1. /*****************************************************************************************************
  2. 文件名  ：main.c

  4. 文件描述：程序执行的主要文件，不用说也明白

  6. 创建人  ：何小龙
  7.                   博客：http://blog.csdn.net/hexiaolong2009

  9. 创建时间：2012.05.16

  11. 更改历史：2012.05.29

  13. *****************************************************************************************************/
  14. #include "stm32f10x.h"
  15. #include "delay.h"
  16. #include "LED.h"
  17. #include "diskio.h"
  18. #include "ff.h"
  19. #include "lcd.h"

  21. #define FLASH_APP_ADDR                0x08010000          //第一个应用程序起始地址(存放在FLASH)
  22. #define STM_PAGE_SIZE                2048                        //注意：STM32F103ZET6的FLASH页大小为2K



  26. //****************************************************************************************************
  27. //全局变量声明
  28. FATFS Fs;
  29. FIL file;     
  30. BYTE buffer[STM_PAGE_SIZE];
  31. FRESULT res;        
  32. UINT br;        

  34. typedef  void (*fun)(void);                                //定义一个函数类型的参数.   
  35. fun AppStart;

  37. /*****************************************************************************************************
  38. 函数名  ：Jump2App

  40. 功    能：从Bootloader跳转到用户APP程序地址空间

  42. 入口参数：Addr，用户APP的起始执行地址

  44. 出口参数：无

  46. 返回值  ：无
  47. *****************************************************************************************************/
  48. void Jump2App(u32 Addr)
  49. {
  50.         if(((*(vu32*)Addr)&0x2FFE0000) == 0x20000000)        //检查栈顶地址是否合法.
  51.         {
  52.                 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)               
  53.                 AppStart();                                                                        //跳转到APP.
  54.         }
  55. }                 


  58. /*****************************************************************************************************
  59. 函数名  ：FirmwareUpdate

  61. 功    能：固件升级函数

  63. 入口参数：无

  65. 出口参数：无

  67. 返回值  ：无
  68. *****************************************************************************************************/
  69. void FirmwareUpdate(void)
  70. {
  71. 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
  72. 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
  73. int a, b;
  74. u8 i = 0;

  76.         /*首先初始化SD卡*/
  77.         if(0 != disk_initialize(0))        return;

  79.         /*接着挂载文件系统对象*/
  80.         f_mount(0, &Fs);

  82.         /*查找是否存在要升级的BIN文件*/
  83.         res = f_open(&file, "RTC.bin", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);
  84.         if(FR_OK != res) return;

  86.         /*绘制进度条边框*/
  87.         LCD_DrawRectangle(50, 225, 250, 255);

  89.         /*初始化临时变量*/
  90.         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
  91.         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
  92.         b = 0;                                   //b表示当前已经更新了多少字节

  94.         /*执行主要的IAP功能*/
  95.         while(1)
  96.         {
  97.                 /*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*/
  98.             res = f_read(&file, buffer, STM_PAGE_SIZE, &br);
  99.             if (res || br == 0) break;   

  101.                 /*然后就是永恒的4步骤：解锁、擦除、更新、上锁*/
  102.                 FLASH_Unlock();
  103.                 FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_PGERR | FLASH_FLAG_WRPRTERR);
  104.                 FLASH_ErasePage(FLASH_APP_ADDR + PageOffest);
  105.                 for(ByteOffest = 0; ByteOffest < STM_PAGE_SIZE; ByteOffest += 2)
  106.                 {
  107.                         /*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*/
  108.                         FLASH_ProgramHalfWord(FLASH_APP_ADDR + PageOffest + ByteOffest, *(u16*)(buffer + ByteOffest));
  109.                        
  110.                         b += 2;

  112.                         /*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*/
  113.                         if(b % a == 0)
  114.                         {
  115.                                 LCD_Fill(50, 225, 50 + 2 * (b / a), 255, 0x7e0); //(b / a)表示已经写了几份文件
  116.                         }
  117.                 }
  118.                 FLASH_Lock();
  119.                 PageOffest += STM_PAGE_SIZE;

  121.                 /*每更新完1页，让LED状态翻转一次*/
  122.                 i = !i;
  123.                 if(i)
  124.                         GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
  125.                 else
  126.                         GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
  127.         }

  129.         /*关闭文件，卸载文件系统*/
  130.         f_close(&file);
  131.         f_mount(0, 0);
  132. }


  135. /*****************************************************************************************************
  136. 函数名  ：main

  138. 功    能：主程序入口函数

  140. 入口参数：无

  142. 出口参数：无

  144. 返回值  ：int
  145. *****************************************************************************************************/
  146. int main(void)
  147. {
  148.         SystemInit();
  149.         delay_init(72);
  150.         LED_Init();
  151.         LCD_Init();
  152.         FirmwareUpdate();
  153.         Jump2App(FLASH_APP_ADDR);
  154.         while(1);
  155. }


复制代码工程源码： SDIO_IAP.zip (833.88 KB, 下载次数: 569) 2013-5-29 18:17 上传 点击文件名下载附件

    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：
    IMAG1541.jpg (202.74 KB, 下载次数: 15) 下载附件 2013-5-29 18:54 上传
希望对大家有帮助。
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100条回答
hexiaolong2009
2020-01-05 00:08
isakura 发表于 2013-11-15 22:24
这个函数指针这些理解的差不多了，就是那个 0x2FFE0000 还没弄懂，不明白为什么是这个值

与操作究竟是判 ...

这个“0x2FFE0000与操作”主要是用来判断堆栈地址是否合法的，Cotex-M3在中断向量表的第一个表项，即0地址的4字节内容不是用来存储中断跳转指令的，而是用来存储初始堆栈指针的。
你可以通过查看应用程序的startup_stm32f10x_hd.s文件中的__initial_spTop标号来确定自己的应用程序初始堆栈指针指向哪里。
例如，我的要被加载的应用程序startup_stm32f10x_hd.s文件内容如下：

Stack_Size      EQU     0x00000800

                AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem       SPACE   Stack_Size
__initial_sp

__initial_spTop EQU    0x20000800                 ; stack used for SystemInit_ExtMemCtl

可以看到，我的堆栈大小为0x00000800，栈顶指针为0x20000800。而对于不同的用户所设定的堆栈空间大小可能不同，但对于同一型号的芯片而言，有一点是相同的，那就是它的片内RAM大小是相同的。比如我所用的STM32F103VET6的IRAM为64K，即0x10000，而内部RAM的起始地址为0x20000000，所以初始堆栈指针最大也不会超过0x20010000，这就是为什么一定要与上个0x2FFE0000，只有这样才能保证你所设置的堆栈指针只能在0x20000000~0x20010000合法，而这个地址以外的为非法地址。

如果不合法，则说明可能加载了一个错误的地址，那么bootloader就不会跳转到应用程序中去，这样就可以防止内存访问出错而造成死机。

小伙伴们，明白了吗。。。。。。

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