| 不需要拆機就能對產品進行固件升級是很多人想要的效果，不僅方便而且節省精力和成本。那么如何完成這項工作呢?接下來所介紹的Bootloader就可以完成這項工作，通過Bootloader引導程序完成固件的升級。下面來淺析STM32Bootloader設計。
首先談談stm32的ISP和IAP區別和聯系。
ISP（In-System Programming）在系統可編程，指電路板上的空白器件可以編程寫入最終用戶代碼， 而不需要從電路板上取下器件，已經編程的器件也可以用ISP方式擦除或再編程。IAP（In-Application Programming） 指MCU可以在系統中獲取新代碼並對自己重新編程，即可用程序來改變程序。ISP和IAP技術是未來儀器儀表的發展方向。
1 ISP和IAP的工作原理 ISP的實現相對要簡單一些，一般通用做法是內部的存儲器可以由上位機的軟件通過串口來進行改寫。對於單片機來講可以通過SPI或其它的串行接口接收上位機傳來的數據並寫入存儲器中。所以即使我們將芯片焊接在電路板上，只要留出和上位機接口的這個串口，就可以實現芯片內部存儲器的改寫，而無須再取下芯片。 IAP的實現相對要復雜一些，在實現IAP功能時， 單片機內部一定要有兩塊存儲區，一般一塊被稱為BOOT區，另外一塊被稱為存儲區。單片機上電運行在BOOT區，如果有外部改寫程序的條件滿足，則對存儲區的程序進行改寫操作。如果外部改寫程序的條件不滿足，程序指針跳到存儲區，開始執行放在存儲區的程序，這樣便實現了IAP功能。 2 ISP和IAP的優點 ISP技術的優勢是不需要編程器就可以進行單片機的實驗和開發，單片機芯片可以直接焊接到電路板上，調試結束即成成品，免去了調試時由於頻繁地插入取出芯片對芯片和電路板帶來的不便。 IAP技術是從結構上將Flash存儲器映射為兩個存儲體，當運行一個存儲體上的用戶程序時，可對另一個存儲體重新編程，之后將程序從一個存儲體轉向另一個。 ISP的實現一般需要很少的外部電路輔助實現， 而IAP的實現更加靈活，通常可利用單片機的串行口接到計算機的RS232口，通過專門設計的固件程序來編程內部存儲器，可以通過現有的INTERNET或其它通訊方式很方便地實現遠程升級和維護。
IAP的編寫流程
設計思想
由Bootloader負責檢測SD卡中是否有固件更新所需的BIN文件。如果檢測到所需要的BIN文件，則開始復制文件更新固件。更新結束后跳轉到指定的地址開始執行最新的程序。
知識要點
STM32內部FLASH的起始地址為0X08000000,Bootloader程序文件就從此地址開始寫入，存放APP程序的首地址設置在緊跟Bootloader之后。當程序開始執行時，首先運行的是Bootloader程序，此時Bootloader檢測SD卡中的BIN文件並將其復制到APP區域使固件得以更新,固件更新結束后還需要跳轉到APP程序開始執行新的程序,完成這最后這一步要了解Cortex-M3的中斷向量表：
程序啟動后，將首先從“中斷向量表”取出復位中斷向量執行復位中斷程序完成啟動，當復位中斷程序運行完成后才跳轉到main函數。由此可見，在最后一步的設計中需要根據存放APP程序的起始地址以及中斷向量表來設置棧頂地址，並獲取復位中斷地址跳轉到復位中斷程序。接下來開始分析程序設計步驟。
Bootloader程序設計
1.確定存放APP程序的首地址
#define FLASH_APP_ADDR 0x08010000 //應用程序起始地址(存放在FLASH)上一句代碼中是0X08010000可以看出，留給Bootloader程序的存儲空間大小為64K。存放APP程序的起始地址為0X08010000。
2.Bootloader檢測是否有BIN文件
gCheckFat = f_open(&FP_Struct,"/APP/LIKLON.BIN",FA_READ);//判讀gCheckFat確定上面的代碼是檢測是否存在liklon.bin這個文件存在，其中liklon.bin文件就是固件升級所需要的BIN文件。
3.復制文件到指定地址
上一步中如果gCheckFat為0則表示存在所需BIN文件，則可以執行這一步。f_read (&FP_Struct,ReadAppBuffer,512,(UINT *)&ReadNum); //讀取512個字節將512個字節轉換為256個16位的數據存放在ChangeBuffer數組中，准備寫入FLASH。FlashWrite(FLASH_APP_ADDR + i * 512,ChangeBuffer,256); //向指定地址寫入讀出數據向APP程序區寫入512個字節的數據。按照這樣讀取寫入，就可以完成對APP程序區的更新。
4.跳轉到新程序運行
更新完程序后就需要跳轉到新程序開始運行，具體實現看下面代碼：
typedef void (*iapfun)(void); //定義一個函數類型的參數 iapfun jump2app; __asm void MSR_MSP(u32 addr) //設置堆棧指針 { MSR MSP, r0 BX r14 } //跳轉到應用程序段 //appxaddr:用戶代碼起始地址. void iap_load_app(u32 appxaddr) { if(((*(vu32*)appxaddr)&0x2FFE0000)==0x20000000) //檢查棧頂地址是否合法. { jump2app = (iapfun)*(vu32*)(appxaddr+4);//用戶代碼區第二個字為程序開始地址(復位地址)，此處查看中斷向量表可知 MSR_MSP(*(vu32*)appxaddr);//初始化APP堆棧指針(用戶代碼區的第一個字用於存放棧頂地址) jump2app(); //跳轉到APP，執行復位中斷程序 } }
APP程序設計注意
1.編譯軟件需要做出設置：
在Bootloader程序中已經指定了APP程序存儲的起始地址為0x08010000,所以在APP程序設計時需要將編譯軟件這里做出設置，修改起始地址和大小。
2.修改system_stm32f10x.c文件
同樣是針對於APP的起始地址改變而修改這里的偏移量，如上圖所示。
文中只是簡單的介紹了關於Bootloader程序的設計，作為拋磚引玉，大家可以繼續深入，添加數據校驗和程序加密等。
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////跳轉函數具體說明
1、函數原型：
void Jump_Address(void)
{
if (((*(volatile u32*)ApplicationAddress) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
{
test = (*(volatile u32*)ApplicationAddress);
JumpAddress = *(volatile u32*) (ApplicationAddress + 4);
Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;
__set_MSP(*(volatile u32*) ApplicationAddress);
Jump_To_Application();
}
}
2、if (((*(volatile u32*)ApplicationAddress) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)分析：
ApplicationAddress存放的是用戶程序Flash的首地址，(*(volatile u32*)ApplicationAddress)的意思是取用戶程序首地址里面的數據，這個數據就是用戶代碼的堆棧地址，堆棧地址指向RAM，而RAM的起始地址是0x20000000，因此上面的判斷語句執行：判斷用戶代碼的堆棧地址是否落在:0x20000000~0x2001ffff區間中，這個區間的大小為128K，筆者查閱STM32各型號的RAM大小，目前RAM最大的容量可以做到192K+4K，時鍾頻率為168MHZ。一般情況下，我們使用的芯片較多的落在<128K RAM的區間，因此上面的判斷語句是沒有太大問題的。
3、經過2的分析，test保存的就是堆棧地址（並且是應用程序堆棧的棧頂地址），查看STM32的向量表，可以知道：棧頂地址 + 4 存放的是復位地址，因此JumpAddress存放的是復位地址。
4、調用__set_MSP函數后，將把用戶代碼的棧頂地址設為棧頂指針
5、Jump_To_Application();的意思就是設置PC指針為復位地址。
CORTEX-M3上電后后檢測BOOT引腳的電平來決定PC的位置。例：BOOT設置為FLASH啟動，啟動后CPU會先取兩個地址：一個是棧頂地址，另一個是復位地址。因此才有了第4、第5點的寫法。
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