STM32+IAP方案 实现网络升级应用固件

Posted 2020-10-13 专注it

关注了这个概念有些日子了，这段时间总算有机会实战==网络升级应用固件，这里记录下遇到的问题，及解决方案。
原理与网上流传的串口作为传输手段 一致；不同之处，无非我这里使用了网络设备传输。==(lwip)TFTP客户端的应用.
参考：
IAR环境下STM32+IAP方案的实现
STM32浅谈之IAP.pdf
基于IAP和Keil MDK的远程升级设计
keil MDK中如何生成*.bin格式的文件

---

概况：

• 什么是IAP，为什么要IAP
• 可实现的原理
• 实现过程
• 细节及实现
  以上基本都可以从【IAR环境下STM32+IAP方案的实现】中找到答案。这里只是贴图，醒目：
  IAP框架布局：
  
  STM32F103ZET6的启动方式有三种：内置FLASH启动、内置SRAM启动、系统存储器ROM启动，通过BOOT0和BOOT1引脚的设置可以选择从哪中方式启动，这里选择内置的FLASH启动。其FLASH的地址为0x08000000—0x0807ffff，共512KB，这些都能从芯片数据手册中直接得到。而这里首要的一个问题是中断的问题。正常情况下发生中断的过程为：发生中断(中断请求)，到中断向量表查找中断函数入口地址，跳转到中断函数，执行中断函数，中断返回。也就是说在STM32的内置的Flash中有一个中断向量表来存放各个中断服务函数的入口地址，内置Flash的分配情况大致如下图2-1。
  
  
  
  
  在内置的Flash里面添加一个BootLoader程序，BootLoader程序和user application各有一个中断向量表，假设BootLoader程序占用的空间为N+M字节，则程序的走向应该如图2-2所示(借用网友的原图并做改动，其中虚线部分为原图步骤④⑤的走向，本人改为指向灰色部分)。
  
  上电初始程序依然从0x08000004处取出复位中断向量地址，执行复位中断函数后跳转到IAP的main(标号①所示)，在IAP的main函数执行完成后强制跳转到0x08000004+N+M处(标号②所示)，最后跳转到新的main函数中来(标号③所示)，当发生中断请求后，程序跳转到新的中断向量表中取出新的中断函数入口地址，再跳转到新的中断服务函数中执行(标号④⑤所示)，执行完中断函数后再返回到main函数中来(标号⑥所示)。
  对于步骤④⑤，网友认为是：“在main执行的过程中，如果CPU得到一个中断请求，PC指针仍强制跳转到地址0x08000004中断向量表处，而不是新的中断向量表，如图标号④所示，程序再根据我们设置的中断向量表偏移量，跳转到对应中断源新的中断服务程序中，如图标号⑤所示”。我对此的理解是：“当发生中断后，程序从0x08000004(旧)处的中断向量表中得到相应的中断服务函数入口地址，继而跳转到相应的中断服务程序”。但是旧的中断向量列表里边存放的是IAP程序中断函数的入口地址，它是如何得到user程序中断函数的入口地址呢？所以我觉得此种说法是错误的。“当发生中断时PC指针强制会跳转到0x08000004处”这种说法并没有错，只是忽略了后续的一些知识要点而导致这个说法出现矛盾。
  对于步骤④⑤我认为的是，在main函数的执行过程中，如果CPU得到一个中断请求，PC指针本来应该跳转到0x08000004处的中断向量表，由于我们设置了中断向量表偏移量为N+M，因此PC指针被强制跳转到0x08000004+N+M处的中断向量表中得到相应的中断函数地址(待求证)，再跳转到相应新的中断服务函数，执行结束后返回到main函数中来。

---

IAP流程描述：

1、IAP的bootloader引导程序

IAP在应用中编程，可以拓展成远程网络更新应用固件。
片内的flash，至少划分成2个分区，对应至少两个完整的程序；
低地址分区端推荐放入IAP程序==bootloader引导程序（这里边的手段可以是串口、网络等不同的方式），高地址分区端推荐烧写app固件。
关键点提及：
IAP程序中，当满足跳转条件（被触发）时，执行跳转代码到app应用固件程序，跳转代码流程：
至少需要设定跳转目的地的app应用固件 栈顶指针，：

/* Initialize user application‘s Stack Pointer */
__set_MSP(*(__IO uint32_t*) USER_FLASH_FIRST_PAGE_ADDRESS);

• 1
• 2

其中，app应用固件的分区地址：

#define USER_FLASH_FIRST_PAGE_ADDRESS 0x08009000

• 1

2、app应用固件

需要两处的更改，不然错误未知
IROM设置如图：

中断向量表偏移:

NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH,VectorTable_Offset);

• 1

其中：

#define NVIC_VectTab_FLASH           ((uint32_t)0x08000000)
#define VectorTable_Offset  0x9000 

• 1
• 2

---

查错：

如果做了上边的工作，IAP依然无法顺利执行跳转至app应用程序，可以查看.map和.bin文件，确定是否如实的改变的中断向量表的偏移和栈顶指针，如图：

.bin文件：

可以看到，主栈顶MSP地址=0x2000C8C8、reset_handler地址=0x08009189
如此，才能生效，否则，可能原因：
修改后的向量表偏移，在之后的程序中，又再次被还原，通过如下的函数：

void NVIC_SetVectorTable(uint32_t NVIC_VectTab, uint32_t Offset);
void SystemInit (void);
SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET;

• 1
• 2
• 3

---

附：

1、如需要.hex文件转.bin，参见上边的文章
当然，就算使用.hex文件，同样可以升级，只是需要修改IAP中判定已经升级的文件是否有效，文件条件部分的代码，

if(((*(__IO uint32_t*)USER_FLASH_FIRST_PAGE_ADDRESS) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)

• 1

2、地址偏移后的app应用程序，是否能够独立的运行？
不能，理由：

可知，开机上电并不能够找到我们指定的偏移后的向量表。