STM32F072使用SD卡进行IAP升级

2019-08-10 16:08发布

本帖最后由 ZhuMX 于 2017-9-15 17:27 编辑

之前做的一个小项目，因为刚开始没有考虑到以后会经常升级，而每次升级都要旋开4颗螺丝拆壳，然后烧程序，再装壳，如果只要更新几个倒没啥感觉，但是一下更新几百个，那工作量。。。。，正好板子上有SD卡，就想着写个Bootloader程序，通过读取SD卡中的Bin文件进行IAP升级，这样可以大大简化以后的升级。IAP升级原理就不多说了，网上相关的资料和帖子一大堆，这里简单介绍我做的IAP方案，欢迎大家批评指正！
一、Bootloader程序设计
bootloader程序的设计思路很简单，流程图如下：

bootloader流程图

初始化程序就不介绍了，比较简单。主要介绍下Bin文件检测以及IAP过程。我将IAP过程分为5个步骤，如下：
Step1：检查是否存在升级文件，若存在，打开后跳至Step2，若不存在或者打开失败，跳至Step5
Step2：擦除App程序对应的扇区，擦除成功后跳至Step3，若擦除失败，跳至Step5
Step3：使用f_read()函数读取Bin文件，每次读取2048个字节，并写入Flash。当文件全部被写入flash后跳至Step4，若中间出现写入错误，跳至Step5
Step4：检查栈顶地址，跳转至App程序。若栈顶地址非法，跳至Step5
Step5：此步表示本次升级失败，死循环，同时LED提示升级失败，等待重新上电
查找升级文件时我固定从Update文件夹查找，所以只要将Bin文件拷贝至Update文件夹就行了。
五个步骤的转换是通过switch函数实现的。代码如下：
[mw_shl_code=c,true]       while(1)
      {
         switch(iap_step)
         {
            /* Step1:检查是否存在升级文件 */
            case 1:
            {
                  /* 查找升级文件 */
                  result = f_findfirst(&dj, &fno, "0:/Update", "FDR_update*.bin");

                  /* 存在升级文件 */
                  if(result==FR_OK && fno.fname[0])
                  {
                     /* 获取文件名字符串 */
                  #if _USE_LFN
                     fn_str = *fno.lfname ? fno.lfname : fno.fname;
                  #else
                     fn_str = fno.fname;
                  #endif
                     /* 得到完整的文件名路径 */
                     sprintf(fname_path,"/Update/%s",fn_str);

                     /* 打开升级文件 */
                     result = f_open(&file_fdr,fname_path,FA_OPEN_EXISTING|FA_READ);

                     if(result==FR_OK)
                     {
                        /* 打开成功，准备升级 */
                        iap_step = 2;
                     }
                     else
                     {
                        /* 打开失败 */
                        f_close(&file_fdr);
                        f_closedir(&dj);
                        iap_step = 5;
                     }

                  }
                  else
                  {

                     /* 不存在升级文件，直接跳转 */
                     f_closedir(&dj);
                     iap_step = 4;

                  }
                  break;
            }

            /* Step2:存在升级文件，先擦除扇区 */
            case 2:
            {
                  FLASH_Unlock();
                  res = IAP_FLASH_Erase(APPLICATION_ADDRESS);
                  FLASH_Lock();
                  if( res )
                  {
                     iap_step = 3;
                  }
                  else
                  {
                     f_close(&file_fdr);
                     f_closedir(&dj);
                     iap_step = 5;
                  }
                  break;
            }

            /* Step3:扇区擦除成功，准备依次读取并写入 */
            case 3:
            {
                  memset(appbuf,0xFF,2052);
                  f_read(&file_fdr,appbuf,2048,&br);

                  FLASH_Unlock();

                  res = IAP_FLASH_Write((u32*)appbuf,(u16)ceil(br/4.0f));

                  FLASH_Lock();

                  Toggle_LED_AP();

                  if(res == 0)
                  {
                     f_close(&file_fdr);
                     f_closedir(&dj);
                     iap_step = 5;

                  }
                  else
                  {
                     /* 文件读完了 */
                     if(br<2048)
                     {
                        f_close(&file_fdr);
                        f_closedir(&dj);
                        f_unlink(fname_path);
                        iap_step = 4;

                     }

                  }
                  break;
            }

            /* Step4:跳转至App程序 */
            case 4:
            {
                  /* Test if user code is programmed starting from address "APPLICATION_ADDRESS" */
                  if (((*(__IO uint32_t*)APPLICATION_ADDRESS) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
                  {
                     /* Jump to user application */
                     JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (APPLICATION_ADDRESS + 4);
                     Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;

                     /* Initialize user application's Stack Pointer */
                     __set_MSP(*(__IO uint32_t*) APPLICATION_ADDRESS);

                     /* Jump to application */
                     Jump_To_Application();
                  }
                  else
                  {
                     iap_step = 5;
                  }

                  break;
            }

            /* Step5:升级失败，等待重新上电 */
            case 5:
            {
                  if(GetFreqFlag(FREQ_0_5HZ))
                  {
                     Toggle_LED_AP();
                  }
                  break;
            }

            default:
            {
                  iap_step = 1;
                  break;
            }


         }//iap step switch

      }//end of bootloader while(1)[/mw_shl_code]
其中的Flash擦除函数是参考的官方例程：
[mw_shl_code=c,true]uint32_t IAP_FLASH_Erase(uint32_t StartSector)
{
uint32_t flashaddress;

flashaddress = StartSector;

while (flashaddress <= (uint32_t) USER_FLASH_LAST_PAGE_ADDRESS)
{
      if (FLASH_ErasePage(flashaddress) == FLASH_COMPLETE)
      {
         flashaddress += FLASH_PAGE_SIZE;
      }
      else
      {
         /* Error occurred while page erase */
         return (0);
      }
}
return (1);
}[/mw_shl_code]
写Flash函数是我在例程的基础上修改的，将flash地址定义为局部静态变量，这样每次写完flash后地址会自增。
[mw_shl_code=c,true]uint32_t IAP_FLASH_Write(uint32_t* Data ,uint16_t DataLength)
{
uint32_t i = 0;
volatile static uint32_t wr_addr = APPLICATION_ADDRESS;

for (i = 0; (i < DataLength) && (wr_addr <= (USER_FLASH_END_ADDRESS-4)); i++)
{
      /* the operation will be done by word */
      if (FLASH_ProgramWord(wr_addr, *(uint32_t*)(Data+i)) == FLASH_COMPLETE)
      {
         /* Check the written value */
         if (*(uint32_t*)wr_addr != *(uint32_t*)(Data+i))
         {
            /* Flash content doesn't match SRAM content */
            return 0;
         }
         /* Increment FLASH destination address */
         wr_addr += 4;
      }
      else
      {
         /* Error occurred while writing data in Flash memory */
         return (0);
      }
}

return (1);
}[/mw_shl_code]
特别要注意形参uint16_t Datalength是指的字数，就是uint32_t类型变量的数量，而f_read读取的是字节数，要除以4进行转换，刚开始就是没有转换导致写的flash数据不正常，跳转后死机。
跳转程序也是参考的官方例程。我设置的App程序起始地址为：0x0800 A000
此外bootloader程序的IAR工程配置如图，flash地址范围：0x0800 0000 - 0x0800 9FFF，占用40K

bootloader-IAR工程配置

二、App程序设计
1、App程序主要在原来的程序基础上修改flash起始和结束地址，以及中断向量偏移。Flash地址范围我设为：0x0800 A000 – 0x0801 FFFF，占用88K，IAR配置如下：

App-IAR1

2、由于STM32F0没有像F1，F4那样的中断向量偏移寄存器，需要通过进行内存地址映射来实现，具体实现原理参见点击打开链接http://www.51hei.com/bbs/dpj-40938-1.html
所以在App程序main函数开始的地方加如下代码：（参考官方例程修改）

[mw_shl_code=c,true]#define APPLICATION_ADDRESS    (uint32_t)0x0800A000

#if (defined ( __CC_ARM ))
__IO uint32_t VectorTable[48] __attribute__((at(0x20000000)));
#elif (defined (__ICCARM__))
#pragma location = 0x20000000
__no_init __IO uint32_t VectorTable[48];
#elif defined (  __GNUC__  )
__IO uint32_t VectorTable[48] __attribute__((section(".RAMVectorTable")));
#elif defined ( __TASKING__ )
__IO uint32_t VectorTable[48] __at(0x20000000);
#endif

/*========================================= Main Function ============================================*/
void main(void)
{
uint32_t i = 0;
//float sdsize;
/* Relocate by software the vector table to the internal SRAM at 0x20000000 ***/
/* Copy the vector table from the Flash (mapped at the base of the application
load address 0x0800A000) to the base address of the SRAM at 0x20000000. */
for(i = 0; i < 48; i++)
{
      VectorTable = *(__IO uint32_t*)(APPLICATION_ADDRESS + (i<<2));
}

/* Enable the SYSCFG peripheral clock*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);
/* Remap SRAM at 0x00000000 */
SYSCFG_MemoryRemapConfig(SYSCFG_MemoryRemap_SRAM); [/mw_shl_code]

其实在官方例程中为 RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);这并没有打开系统配置时钟，应该改为RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);我也是看到网上其他帖子才发现并改正过来的，在这里感谢网友们的分享！

以上就是我做的STM32F0的IAP升级方案，实际测试感觉速度很快，可能我的App程序不大，50K左右，升级过程基本在3秒以内。

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