硬件：stm32f103cbt6
軟件：STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0
文章目錄
1 預備知識
基於標准外設庫(STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0)的IAP升級相關資料可以參考 IAP ST官方資料匯總。
STM32升級的三種方式：IAP,ICP,ISP；具體有什么區別可以自行Google；
本文需要實現STM32的Bootloader（后面Bootloader/IAP不加以區分），文件傳輸基於ymodem協議通過串口進行傳輸，這里參考了ST官方的DEMO —— STM32F10xxx in-application programming using the USART AN2557，在此基礎上做了部分修改，增加了延時啟動的功能，最終可以實現想要的效果。
整體架構分為兩個部分；Bootloader和Application，具體如下圖所示；
由上圖可知，STM32內置的Flash被分成了兩個部分，分別用來保存Bootloader和Application程序，這里有兩個有兩個FLASH起始地址0x8000000和0x8003000；
為什么是0x8000000這個地址呢？而不是其他地址呢？
這是由M3內核硬件上的設計就已經這么做了，人為設計好了，可以參考M3內核權威指南；
0x8003000這個地址則是由我們自己來規定的，這個地址的范圍必須在0x8000000和0x8020000之間，所以一般根據Bootloader程序的最終大小，在這范圍之間取一個比較合理的值即可。如下圖所示；
注意：本文使用的
stm32f103cb，屬於中等大小Flash，128K = 0x20000，所以地址范圍是0x8000000~0x8020000；
2 Bootloader
2.1 啟動流程
這里的Bootloader即為IAP程序，它具備以下幾個功能；
- 支持文件傳輸；本文基於
ymodem協議通過串口通訊接收或發送的bin文件；當然也可以通過I2C，SPI，USB，WiFi，藍牙等等進行文件傳輸； - 對內置
Flash進行讀寫，擦除和編程； - 啟動
Application程序；
前面分析STM32啟動文件的時候，我們可以知道，正常一個系統的啟動流程，可以參考《STM32 標准庫V3.5啟動文件startup_stm32f10xxx.s分析》；
由該圖可以知道程序正常啟動流程；以下表格一四個向量是必須的，從圖中也可以了解到；
| 地址 | 異常編號 | 值 |
|---|---|---|
| 0x0800_0000 | - | MSP 的初始值 |
| 0x0800_0004 | 1 | 復位向量（PC 初始值） |
| 0x0800_0008 | 2 | NMI 服務例程的入口地址 |
| 0x0800_000C | 3 | 硬 fault 服務例程的入口地址 |
| … | … | … |
2.2 校驗跳轉地址是否有效
在主函數中可以看到如下程序；甚是不解和迷茫；沉思一會兒才恍然大悟；
/* Test if user code is programmed starting from address "ApplicationAddress" */
if (((*(__IO uint32_t*)ApplicationAddress) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
{
/* Jump to user application */
JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (ApplicationAddress + 4);
Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;
/* Initialize user application's Stack Pointer */
__set_MSP(*(__IO uint32_t*) ApplicationAddress);
Jump_To_Application();
}
本文中ApplicationAddress = 0x8000000；
那么*(__IO uint32_t*)ApplicationAddress)則是這個地址中所保存的值，由表格一可以知道，程序起始地址的第一個向量地址保存的棧頂的，因此，地址0x800_0000和0x800_3000中保存的值都是指向棧頂，如下圖所示；
棧是在RAM上分配，因此RAM的有效范圍要做一個檢測，棧頂地址和0x2FFE0000做與運算可以推算出，要校驗的RAM范圍是0x2000_0000—0x2001_FFFF，所以RAM大小是128K，官方DEMO默認使用HD高密度系列，所以是128K，本文是CBT6，20K的RAM，則需要改成0x2FFFB000：
/* Test if user code is programmed starting from address "ApplicationAddress" */
if (((*(__IO uint32_t*)ApplicationAddress) & 0x2FFFB000 ) == 0x20000000)
{
/* Jump to user application */
JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (ApplicationAddress + 4);
Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;
/* Initialize user application's Stack Pointer */
__set_MSP(*(__IO uint32_t*) ApplicationAddress);
Jump_To_Application();
}
計算方式：
20K = 20*1024= 0x5000，
0x2FFF_FFFF - (0x5000 - 1) = 0x2FFF_B000
2.3 Keil工程IAP的相關設置
2.3.1 修改Flash地址
設置程序起始地址0x800000和大小0x3000；
設置Debug工具燒寫時Flash的起始地址0x800000和大小0x3000；
2.3.2 使用自己的鏈接腳本
該項為選配，與上述配置二選一即可，如果仍然想使用自己的鏈接腳本，在Option-->Linker下將Use Memort Layout from Target Dialog選項勾選去掉，然后選擇自己的鏈接腳本，如下圖進行配置；
參考ARMCC的鏈接腳本編寫方法，可以自己編寫的srt文件，參考ARM分散加載技術；
; *************************************************************
; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
; *************************************************************
LR_IROM1 0x08000000 0x00003000 { ; load region size_region
ER_IROM1 0x08000000 0x00003000 { ; load address = execution address
*.o (RESET, +First)
*(InRoot$$Sections)
.ANY (+RO)
.ANY (+XO)
}
RW_IRAM1 0x20000000 0x00005000 { ; RW data
.ANY (+RW +ZI)
}
}
如果用的gcc工具鏈，則要編寫gcc的鏈接腳本ld文件；
2.3.3 下載固件
配置完成之后進行Build，然后通過SWD的方式先下載固件，進行實驗；
3 Application
3.1 啟動流程
用戶的Application需要在IAP啟動完成后，才能正常執行；具體啟動過程，比正常應用的啟動多了一個IAP啟動的過程，並最終通過IAP引導進入Application；具體如下圖所示；
白色部分為IAP;
灰色部分為Application;
圖中的0x8000004+N+M 就等於0x8003004，所以Application的啟動地址需要進行修改，另外還有其他需要修改的地方，下面會詳細指出。
3.2 IAP中的引導部分
參考IAP中的引導程序；
#define ApplicationAddress 0x8003000
/* Jump to user application */
JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (ApplicationAddress + 4);
Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;
/* Initialize user application's Stack Pointer */
__set_MSP(*(__IO uint32_t*) ApplicationAddress);
Jump_To_Application();
可以發現的是SP的值為0x8003000，指向棧頂，而0x8003004則為ResetHander的地址，系統會進行復位，然后開始Application正常啟動流程；
3.3 關於 VTOR
VTOR是向量表偏移量寄存器，它將用來告訴CPU，從Flash的哪個地方去取向量地址，第一個要取的是MSP的值，然后就是復位向量地址ResetHandler，如果這里設置錯誤，那么程序是無法正常啟動的。下面是標准庫中與其相關的代碼片段；
__IO uint32_t VTOR; /*!< Offset: 0x08 Vector Table Offset Register */
/*!< FLASH base address in the alias region */
#define FLASH_BASE ((uint32_t)0x08000000)
/*!< Vector Table base offset field. This value must be a multiple of 0x200. */
#define VECT_TAB_OFFSET 0x0
/* Vector Table Relocation in Internal FLASH. */
SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET;
所以Application中還需要修改VECT_TAB_OFFSET的值為0x3000;
參考M3權威指南：
如果需要動態地更改向量表，則對於任何器件來說，向量表的起始處都必須包含以下向量：
- 主堆棧指針（MSP）的初始值
- 復位向量
- NMI
- 硬 fault 服務例程
后兩者也是必需的，因為有可能在引導過程中發生這兩種異常。可以在 SRAM 中開出一塊空間用於存儲向量表。在引導期間先填寫好各向量，然后在引導完成后，就可以啟用內存中的新向量表，從而實現向量可動態調整的能力。
3.4 Keil工程設置
3.4.1 Flash地址設置
與IAP工程設置類似，這里的Application是另一個Keil工程，同樣的需要對Flash進行設置，如下圖所示；
這里Application工程的Flash地址偏移了0x3000，正是之前Bootloader所占用的Flash空間大小，這里和VTOR的設置也必須保持一致；
3.4.2 hex2bin
配置工程最終生成hex文件，如下圖所示；
最終我們需要使用的是bin文件，所以，這里需要使用將hex文件轉成bin文件，本文使用hex2bin的工具；配置工程運行之后執行轉換文件的腳本；
create_bin.bat
echo %cd%
set ROOT_PATH=.\..\..
set SRC=%ROOT_PATH%\..\Project\STM32F10x_StdPeriph_Template\MDK-ARM\STM3210B-EVAL\*.hex
set TOOL=%ROOT_PATH%\..\Bin\hex2bin.exe
if exist %SRC% (%TOOL% %SRC%)
exit
copy_firmware.bat
echo %cd%
set ROOT_PATH=.\..\..
set HEX_FILE=%ROOT_PATH%\..\Project\STM32F10x_StdPeriph_Template\MDK-ARM\STM3210B-EVAL\*.hex
set BIN_FILE=%ROOT_PATH%\..\Project\STM32F10x_StdPeriph_Template\MDK-ARM\STM3210B-EVAL\*.bin
set DST_DIR=%ROOT_PATH%\..\Firmware\
if exist %HEX_FILE% (XCOPY /Y /S /F %HEX_FILE% %DST_DIR%)
if exist %BIN_FILE% (XCOPY /Y /S /F %BIN_FILE% %DST_DIR%)
exit
最終在Build之后，可以在Firmware中找到STM321-APP.bin，這個文件就是要用來IAP程序進行串口下載的程序。
3.4.3 用戶程序串口下載測試
SecureCRT軟件支持ymodem協議，可以安裝該軟件，打開串口連接，設置ymodem的協議；
打開菜單選項：Options–Session Options，配置如下；
為了便於測試，在STM32F1-APP進行串口發送以下信息，便於觀察APP是否正常啟動；
usart_printf(" \r\n STM32F1-APP start running*******************");
打開連接的串口，並根據終端提示進行操作，最終下載固件STM32F1-APP成功，並成功運行；
