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第28章 STM32F407的系統bootloader基礎知識
本章為大家介紹STM32F407內置的系統bootloader的基礎知識。
28.1 初學者重要提示
28.2 系統bootloader基礎知識
28.3 進入系統bootloader的方法
28.4 退出系統bootloader的方法
28.5 系統bootloader的擦寫管理
28.6 總結
28.1 初學者重要提示
- 本章主要為大家介紹系統bootloader的理論知識，下個章節為大家實戰。
- 更多系統bootloader的基礎知識看本帖的AN2606應用筆記：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=96573 。
28.2 系統bootLoader基礎知識
STM32的系統存儲區自帶bootloader，此程序是ST在芯片出廠時燒錄進去的，主要用於將用戶應用程序下載到芯片內部Flash。支持USB，SPI，I2C，CAN，UART等接口方式下載。如果大家的應用程序打算采用這種接口方式進行升級，可以考慮采用系統bootloader，簡單易用，無需用戶自己寫bootLoader了。
更重要的是，使用系統BootLoader可以不依賴硬件boot引腳，可以直接從應用程序跳轉到系統bootLoader，這樣靈活性就很大了。
28.2.1 系統bootLoader執行流程
下面是STM32F407的BootLoader程序執行流程，簡單了解下即可：
關於這個執行流程，要特別注意一點：如果在進入系統BootLoader前就插入了USB線，會導致進入系統bootLoader后優先執行USB DFU，其它的接口方式將沒有機會執行。
28.2.2 系統bootLoader使用的引腳
STM32F4的bootloader使用到的引腳分配如下：
28.3 進入系統bootLoader的方法
STM32進入系統bootLoader主要有兩種方法，一種是設置boot引腳，另一種是應用程序直接跳轉到系統bootLoader。
28.3.1 設置硬件boot引腳進入系統BootLoader
STM32F407支持的啟動方式如下:
- 從Flash啟動（正常運行時選擇這種模式）。
- 從系統存儲器啟動（做ISP下載時用）。
- 從內嵌SRAM啟動（調試用，一般很少使用）。
具體到原理圖上的設計如下：
- 如果僅作從Flash驅動，可以將BOOT0和BOOT1直接接地，不需要電阻。
- 從SRAM啟動，BOOT1固定取低電平，BOOT0可以取高電平或者低電平。注意硬件上不支持從SRAM啟動。因為掉電后，SRAM中的數據消失。
28.3.2 用戶應用程序跳轉到系統bootLoader
除了使用boot引腳控制運行系統bootLoader，也可以上電后跳轉，跳轉前注意以下問題：
- 禁止所有外設時鍾。
- 禁止使用的PLL。
- 禁止所有中斷。
- 清除所有中斷掛起標志。
- 如果使用Go命令，對於bootLoader中使用的硬件外設寄存器，跳轉前是不會設置到復位值的，如果用戶代碼中恰好也用到這些寄存器，需要重新配置。這里要特別注意的是bootLoader會用到看門狗，並且喂狗時間設為最長了，如果用戶代碼里面要用到看門狗請根據需要重新配置，並且看門狗一旦開啟是無法關閉的。
- 對於具有雙bank特性的STM32，為了能夠從用戶代碼跳轉到系統boot，需要將系統boot代碼區使用寄存器SYSCFG重映射到0x0000 0000（除了F7和H7系列）。對於STM32F7系列，需要禁止nDBOOT / nDBANK 特性，然后跳轉到系統boot區。
- 如果用到系統bootloader的DFU/CAN接口，需要用到HSE時鍾，這個時鍾的頻率是通過內部HSI/MSI檢測出具體頻率。因此，由於外部溫度等各種情況，內部HSI的精度會受到影響，從而影響檢測出來的HSE時鍾有較大誤差，最終導致DFU/CAN運行失敗。
具體實現會在下一章節為大家講解。
28.4 退出系統bootLoader的方法
當前主要研究了USB DFU和串口IAP退出bootLoader。
- USB DFU
當芯片工作在系統bootLoader的USB DFU模式，更新完畢程序后，不會自動退出USB DFU，需要重新復位芯片后才會退出。由於DFU模式會用到USB線，插拔USB線是難以避免的，所以是否支持自動退出，並不影響。
- 串口IAP
當芯片工作在系統bootLoader的串口升級模式，更新完畢程序后，可以自動退出。所以基於串口的組網設備，使用系統bootloader非常方便。
28.5 系統bootLoader的擦寫管理
注：這部分知識點有個了解即可。
使用bootloader命令進行的所有寫操作都只能字對齊（地址應該是4的倍數）。要寫入的數據數量也必須是4的倍數（接受未對齊的半頁寫地址）。
- 有些產品不支持批量擦除操作。使用BootLoader進行批量擦除時，有兩種方法可用：
- 使用扇區擦除命令一個一個刪除。
- 將保護級別設置為1，然后設置為0（使用讀保護命令，然后使用讀非保護命令），將導致大批量擦除操作。
- STM32 L1和L0系列的bootloader除了支持操作內部Flash，內部SRAM，可選字節等，還支持操作Data Memeory（數據存儲區，貌似是指的EEPROM）。數據存儲區支持讀寫操作，而不支持擦除命令，如果要擦除，寫0即可。另外對此存儲區的寫操作必須是4字節對齊（寫地址），並且寫入的數據也是4的倍數。
- F2, F4, F7 和 L4除了支持操作內部Flash，內部SRAM，可選字節等，還支持操作OTP存儲區。僅支持讀寫操作，不支持擦除命令。
- F2, F4 和 F7系列的內部Flash寫格式依賴於供電電壓范圍，默認的寫操作只支持字節（半字，字和雙字是不支持的），為了增加寫操作速度，用戶施加足夠的電壓范圍以允許寫操作按半字，字或雙字，並通過虛擬內存位置的boot程序更新此配置。該內存位置不是物理地址，但可以根據協議使用常規的bootLoader讀寫操作。該存儲位置包含4個字節，分別為如下表所述：
28.6 總結
本章節就為大家講解這么多，更新相關的知識看ST的應用筆記AN2606。