章節概述：
以一個最簡單的例子示范IAP程序（沒有文件通訊，沒有跳轉判斷），需要借助IDE進行分區數據的划分以及下載。
准備
IDE：keil-MDK 5
MCU： STM32F103ZET6為例（Flash地址為0x08000000—0x0807ffff，共512KB）。
BSP：STM32-HAL
啟動方式：FLASH啟動
- 前32KB存放BootLoader程序（
0x08000000 ~ 0x08007fff） - 剩余的空間存放APP程序（
0x08008000 ~ 0x0807ffff）
假定跳轉的APP程序的實際物理地址為：
0x08008000
分別新建2個工程，名字可以為：bootLoader與app。
從Bootloader跳轉到APP
Bootloader
為了區分執行分區的不同，添加串口打印功能。（略）
例如：
printf("Hello Bootloader\r\n");
添加下面的代碼以實現跳轉功能：
節選自CubeMX的例程：
STM32Cube\Repository\xxx\Projects\Applications\IAP
#define NVIC_VectTab_RAM ((u32)0x20000000)
#define NVIC_VectTab_FLASH ((u32)0x08000000)
#define PHYSICAL_ADDRESS_Flash (0x08000000) // 程序燒寫的物理地址
#define APPLICATION_POSADDR (0x0000C000) // APP 偏移量
#define APPLICATION_ADDRESS ((PHYSICAL_ADDRESS_Flash) | (APPLICATION_POSADDR)) // 最終跳轉的地址，實際上就是0x08008000
typedef void (*pFunction)(void);
pFunction JumpToApplication;
uint32_t JumpAddress;
void NVIC_SetVectorTable(uint32_t base, uint32_t offset)
{
/* close interruption*/
__set_FAULTMASK(1);
/* set vector table*/
//NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0xffset);
SCB->VTOR = base | offset;
/* open interruption*/
__set_FAULTMASK(0);
}
int main(void)
{
// 在BootLoader程序的中斷向量表指向設置中應有這么一句：
NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0); //設置中斷向量表指向
/* Test if user code is programmed starting from address "APPLICATION_ADDRESS" */
if (((*(__IO uint32_t*)APPLICATION_ADDRESS) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000) //①
{
/* Jump to user application */
JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (APPLICATION_ADDRESS + 4);// ②
JumpToApplication = (pFunction) JumpAddress;//③
/* Initialize user application's Stack Pointer */
__set_MSP(*(__IO uint32_t*) APPLICATION_ADDRESS); // ④
JumpToApplication(); // ⑤
}
while (1)
{}
}
解析：
①因為用戶程序開始位置(0x08008000處)的前4個字節存放的是堆棧的地址，堆棧地址必定是指向RAM空間的，而STM32的RAM空間起始地址為0x20000000，所以要進行判斷。
APPLICATION_ADDRESS存放的是用戶程序Flash的首地址
(*(volatile u32*)APPLICATION_ADDRESS)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。
②程序跳轉地址的確認，前面已經說過0x08008004處的4個字節存放的是復位函數的入口地址，該句的意思為獲得ApplicationAddress + 4地址處的數據，即為獲得新的復位函數入口地址。
③令Jump_To_Application這個函數指針指向復位函數入口地址。
④堆棧的初始化，調用__set_MSP重新設定棧頂代地址，把棧頂地址設置為用戶代碼指向的棧頂地址。
⑤跳轉到新的復位函數。設置PC指針為復位地址。
App
為了區分執行分區的不同，添加串口打印功能。（略）
例如：
printf("Hello App\r\n");
添加下面的代碼以配合跳轉功能：
#define NVIC_VectTab_RAM ((u32)0x20000000)
#define NVIC_VectTab_FLASH ((u32)0x08000000)
#define APPLICATION_POSADDR (0x0000C000) // APP 偏移量
void NVIC_SetVectorTable(uint32_t base, uint32_t offset)
{
/* close interruption*/
__set_FAULTMASK(1);
/* set vector table*/
//NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0xffset);
SCB->VTOR = base | offset;
/* open interruption*/
__set_FAULTMASK(0);
}
int main(void)
{
// 在用戶程序的中斷向量表指向設置用應有這么一句：
NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, APPLICATION_POSADDR); //設置中斷向量表指向
...;
}
工程設置
程序寫完了，但是編譯還需要進行設置。
BootLoader工程
為了確保
Address Range不超過0x08008000，超過會導致app分區被覆蓋。
點擊：MDK-Options-Debug-Settings：
Flash Download，勾選Reset and Run、Program、Reset and Run- 點擊列表中的Flash（如果沒有則需要點擊
Add進行添加）- 修改
Size為：0x08004000（只要不超過0x8000即可）
- 修改
編譯，燒寫。
APP 工程
為了修改鏈接地址，以及燒錄范圍。
MDK-Options-Target-Read/Only Memory Areas
- 勾選
IROM1：填入0x08008000。
MDK-Options-Target-Debug-Settings：
- 點擊
Flash Download，勾選Reset and Run、Program、Reset and Run - 點擊列表中的Flash（如果沒有則需要點擊
Add進行添加）- 修改
Start為：0x08008000 - 修改
Size為：0x08004000（只要不超過0x80000即可）
- 修改
編譯，燒寫。
現象
觀察到下面的打印信息。
Hello Bootloader
Hello app
注意到2段程序都有NVIC_SetVectorTable函數，可以設置將其注釋掉，然后做如下的實驗：
-
配置BootLoader中打開了定時器中斷，寫好對應的處理函數，例如在中斷響應中打印"Boot"。
-
配置User app中同樣打開了定時器中斷，寫好了對應的處理函數，例如在中斷響應中打印"User"。
觀察到，盡管兩邊都實現了中斷以及響應，但是都在執行着BootLoader的中斷響應。
IAP實現總結
STM32的IAP方案實現需要在進行用戶程序之前加一段Bootloader程序。
BootLoader程序的作用就是：
- 要么：設置新的棧頂指針，直接跳轉到用戶程序。
- 要么：刪除原有的用戶程序，讀取
*.bin文件數據並將數據重新寫入新的用戶程序。
對於用戶程序相比普通的編程只需要做三步改動即可：
- 改變代碼存放的地址空間
- 改變中斷向量表
- 修改生成
*.bin文件
實際上的IAP工程
本文介紹了簡單的IAP調整，沒有對文件的傳輸以及寫入。
傳輸有很多方法，可以是先把hex文件轉換為bin。再通過通訊方式完成文件傳輸、寫入；或者直接傳輸HEX文件，再在MCU進行解析（難）
我們討論對FLASH的讀寫。
對FLASH的讀寫
問：如何進行對STM32的Flash進行擦除和寫入操作。
答：STM32-HAL庫的讀寫非常方便，但是要注意讀寫地址與頁的關系
使用STM32的固件庫函數，只需調用幾個庫函數即可輕松解決，使用的固件庫為stm32f10x_flash.c文件，對Flash的操作過程簡要為：Flash解鎖Flash擦除Flash寫入Flash上鎖。(對Flash編程的更詳細操作參考STM32F10xxx閃存編程手冊)
//解鎖Flash
FLASH_Unlock();
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); //因為系統時鍾為72M所以要設置兩個時鍾周期的延時
// 擦除
for(i=0;i<240;i++)
{
if(FLASH_ErasePage(FLASH_ADDR+i*2048) != FLASH_COMPLETE) //一定要判斷是否擦除成功
return ERROR;
/*
說明：FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address)即為Flash擦除操作，按頁擦除，每頁2KB，Page_Address為頁的起始地址，如0x08000000是第一頁起始地址，0x08000800為第二頁起始地址，這里的操作擦除了0x08008000—0x0807ffff地址空間的Flash。
*/
}
#if 0
unsigned char buf[1024]; //假設待寫入的代碼數據
unsigned short temp; //臨時數據
for(i=0;i<512;i++)
{
temp = (buf[2*i+1]<<8) | buf[2*i]; //2個字節整合為1個半字
if(FLASH_ProgramHalfWord(ADDR,temp) != FLASH_COMPLETE) //判斷是否寫入成功
{
Return ERROR;
}
ADDR +=2; //地址要加2，因為每次寫入的是2個字節(1個半字)
}
/*
說明：因為STM32的Flash寫入為雙字節(1個半字)寫入，FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)函數即為對地址為Address寫入1個半字的Data，每次寫入完成后地址要加2。
*/
#endif
FLASH_Lock(); //Flash 上鎖，一個固件庫函數即可實現。
問：怎么進行PC指針的強制跳轉，跳轉時需要做些什么。
答：關閉中斷是可選的，設置棧頂指針是必須的。
- arm內核通用：
disable_irq(); //關閉所有中斷 enable_irq();//打開所有中斷 - 設置棧頂指針：
__set_MSP();
附錄：存儲容量與起止地址的關系式
以字節(Byte)為計算單位：存儲容量 = 儲存單元數 × 儲存字長（字節） 。
以Kb為計算單位：儲存單元數 × 儲存字長（字節）÷ 1024 。
首尾地址的差再加一即是儲存單元的個數，每一個儲存單元存放一個字節，可以得到總儲存單元一共有多少字節；
再根據1M = 1024 K = 1024 × 1024Byte，那么就可以很容易地計算出三者的關系了。
例如：容量6K，首地址0x0000，末地址為？
解答：6K = 6 × 1024 Byte ，未地址 = 6 × 1024 + 000H = 1800H
附錄：確認代碼的鏈接地址
為什么在IDE中設置有關的地址呢，為了解答這個問題就需要我們知道：鏈接地址、運行地址、加載地址、存儲地址關系。
-
運行地址 與 鏈接地址：是類似的。
-
加載地址 與 存儲地址：是等價的。
鏈接地址
在程序編譯的時候，每個目標文件都是由源代碼編譯得到，最終多個目標文件鏈接生成一個最終的可執行文件，而鏈接地址就是指示鏈接器，各個目標文件的在可執行程序中的位置。
比如，一個可執行程序a.out由a.o、b.o、c.o組成，那么最終的a.out中誰在前、誰在中間、誰在結尾，都可以通過制定鏈接地址來決定。
鏈接地址是靜態的，在進行程序編譯的時候指定的。
注意，CPU不關心鏈接地址是物理地址還是虛擬地址。
總結：
1、鏈接地址是給編譯器用的，用來計算代碼中相關地址偏移的
2、只要和PC值相關的就是位置無關代碼（相對偏移），和PC無關的就是位置相關代碼（絕對值）
運行地址
程序實際在內存中運行時候的地址，比如CPU要執行一條指令，那么必然要通過給PC賦值，從對應的地址空間中去取出來，那么這個地址就是實際的運行地址。
運行地址是動態的，如果你將程序加載到內存中時，改變存放在內存的地址，那么運行地址也就隨之改變了。
注意，CPU同樣不關心運行地址是虛擬地址還是物理地址。
鏈接地址和運行地址區別
首先要區分開兩個概念：位置相關代碼和位置有關代碼。位置無關代碼：mov、b或bl等指令，在跳轉時，地址是PC+相對偏移量，這樣的指令沒有絕對地址，都是相對PC的偏移，這樣，及時運行地址和鏈接地址不一樣，也不影響實際代碼的執行。
位置相關代碼：ldr r0, =label，這里的label(標簽)實際就是鏈接地址，這條指令實質就是將標號的地址放到PC里實現跳轉，但是如果實際運行的地址和鏈接的地址不一樣，這樣就會由於跳轉的地址不是實際運行地址而出錯，這就叫做位置相關代碼。
條件相關代碼和條件無關代碼之間的本質區別就是：指令中相關地址是運行地址還是鏈接地址，如果是運行地址那么就是位置無關代碼，因為運行地址是變化的相對量；如果是加載地址，那么就是絕對量（鏈接時候指定好的），這就是位置相關代碼了。
總結，當鏈接指定的地址和實際運行的地址一樣的時候，鏈接地址==運行地址；當鏈接指定的地址和實際運行的地址不一樣的時候，如果整個代碼中的地址都是相對偏移量，那么整個程序仍然運行暢通無阻，否則，整個程序運行結果就會出錯（因為指定運行地址和實際運行地址不符）。
加載地址
每一個程序一開始都是存放在flash中的，而運行是在內存中，這個時候就需要從flash中將指令讀取到內存中（運行地址），flash的地址就是加載地址（存儲地址）。
指令在flash中存放的存儲地址，就是存儲地址。
所以，加載地址指的是將代碼從一個地址A搬移到地址B，這時候地址A就是加載地址。
附錄：STM32F0xx 實現中斷向量表重定義
在STM32F103等cortex-m3/m4內核的單片機上可以通過設置SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET;該寄存器的值來實現中斷向量表的重定義。
在Coretext-M3與M4核中，在System Control Block中存在一個向量表偏移量寄存器 VTOR(
0xE000ED08)，系統產生中斷后，內核通過這個寄存器的值來找到中斷向量表的地址，進而執行中斷例程代碼。當然，此寄存器的值是可以修改的，它的默認值為0。實際上在大部分的M3和M4的工程中，一般都是在
SystemInit函數中對此寄存器的值進行設置。
由於STM32F0XX采用的是M0核，它是沒有這個VTOR寄存器的，那么它又是怎么找到中斷向量表的地址的呢？
如何將中斷向量表的尋找位置從0x0800 0000修改到0x0800 3000(假設為APP的地址)? 我們重新回顧之前的分析，可以得出有2種方法：
- 修改寄存器VTOR的值（M3/M4 使用）
- 內存重映射（M0使用）
通過將SRAM重映射到地址0x0000 0000，那么，M0系統產生中斷后，CPU還是從地址0x0000 0000尋找中斷入口，但是，實際上不再是尋址0x0800 0000，而是尋址0x2000 0000，這么一來，接下來我們就只需要將中斷向量表整個拷貝到SRAM上，也就是0x2000 0000上，就這樣，CPU就可以正常尋址中斷向量表了。
基於內存重映射實現的基本思想：
1、將中斷向量表放入到RAM的起始地址（只需要在應用程序中保留RAM其實地址的0x100大小不使用即可）。
2、在bootload中將應用程序的中斷向量表從Flash中拷貝到RAM中。
3、設置STM32F0xx中斷向量表位於RAM中，主要用到的寄存器如下:
具體實現代碼如下：
/*
* Function: void clock_init(void)
* Parameter: none
* Return: none
*/
int main(void)
{
memcpy((void*)0x20000000, (void*)APP_FLASHADDR, VECTOR_SIZE);
SYSCFG->CFGR1 |= 0x03; // SYSCFG_MemoryRemapConfig(SYSCFG_MemoryRemap_SRAM);
JumpToApp();
while (1);
}
memcpy((void*)0x20000000, (void*)APP_FLASHADDR, VECTOR_SIZE);
APP_FLASHADDR是應用程序的起址地址，從這里開始的VECTOR_SIZE字節，存放是的應用程序的中斷向量表。VECTOR_SIZE是指中斷向量表的大小，具體多大可以在startup.s文件里計算得到。
VECTOR_SIZE 的計算：
根據startup.s中的語句可以推導出來。
每一個DCD都代表一個中斷向量，例如：
DCD USART1_IRQHandler ; USART1
;這里的“USART1_IRQHandler"其實就是UART1中斷服務程序USART1_IRQHandler這個函數，同時，它也代表這個函數的入口地址。
這張表包括45個元素，每個元素是一個長度為4字節的地址。除了第一個地址是SP（堆棧指針）外，其它的地址都是某個中斷服務程序的入口地址。
針對本例，就應該是45*4=180（0xB4）個字節。
在執行完以上兩行代碼后，若發生中斷，CPU就會去SRAM（即0x2000 0000處）取中斷向量了，所以，以0x20000000作為起始地址之后的VECTOR_SIZE個字節就不能被改動了。為了達到這VECTOR_SIZE個字節不被修改的目的，如下兩種方法可以實現。
在工程文件內修改SRAM的起始地址及長度：
MDK-Options-Target-Read/Write Memory Areas
- 勾選
IRAM1：填入0x020000B4（大於或等於0x020000B4即可）
如果使用了分散加載文件，則在分散加載文件中修改SRAM的起始地址及長度也能達到目的。