CRC校驗原理：

什么是CRC校驗？

CRC即循環(huán)冗余校驗碼：是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中最常用的一種查錯校驗碼，其特征是信息字段和校驗字段的長度可以任意選定。循環(huán)冗余檢查（CRC）是一種數(shù)據(jù)傳輸檢錯功能，對數(shù)據(jù)進行多項式計算，并將得到的結(jié)果附在幀的后面，接收設(shè)備也執(zhí)行類似的算法，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。

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CRC校驗原理：

其根本思想就是先在要發(fā)送的幀后面附加一個數(shù)（這個就是用來校驗的校驗碼，但要注意，這里的數(shù)也是二進制序列的，下同），生成一個新幀發(fā)送給接收端。當(dāng)然，這個附加的數(shù)不是隨意的，它要使所生成的新幀能與發(fā)送端和接收端共同選定的某個特定數(shù)整除（注意，這里不是直接采用二進制除法，而是采用一種稱之為“模2除法”）。到達接收端后，再把接收到的新幀除以（同樣采用“模2除法”）這個選定的除數(shù)。因為在發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前就已通過附加一個數(shù)，做了“去余”處理（也就已經(jīng)能整除了），所以結(jié)果應(yīng)該是沒有余數(shù)。如果有余數(shù)，則表明該幀在傳輸過程中出現(xiàn)了差錯。

模2除法：

模2除法與算術(shù)除法類似，但每一位除的結(jié)果不影響其它位，即不向上一位借位，所以實際上就是異或。在循環(huán)冗余校驗碼（CRC）的計算中有應(yīng)用到模2除法。如：

CRC校驗步驟：

CRC校驗中有兩個關(guān)鍵點，一是預(yù)先確定一個發(fā)送送端和接收端都用來作為除數(shù)的二進制比特串（或多項式），可以隨機選擇，也可以使用國際標(biāo)準(zhǔn)，但是最高位和最低位必須為1；二是把原始幀與上面計算出的除數(shù)進行模2除法運算，計算出CRC碼。

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具體步驟：

1. 選擇合適的除數(shù)

2. 看選定除數(shù)的二進制位數(shù)，然后再要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀上面加上這個位數(shù)-1位的0，然后用新生成的幀以模2除法的方式除上面的除數(shù)，得到的余數(shù)就是該幀的CRC校驗碼。注意，余數(shù)的位數(shù)一定只比除數(shù)位數(shù)少一位，也就是CRC校驗碼位數(shù)比除數(shù)位數(shù)少一位，如果前面位是0也不能省略。

3. 將計算出來的CRC校驗碼附加在原數(shù)據(jù)幀后面，構(gòu)建成一個新的數(shù)據(jù)幀進行發(fā)送；最后接收端在以模2除法方式除以前面選擇的除數(shù)，如果沒有余數(shù)，則說明數(shù)據(jù)幀在傳輸?shù)倪^程中沒有出錯。

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CRC校驗碼計算示例：

現(xiàn)假設(shè)選擇的CRC生成多項式為G（X）?= X4?+ X3?+ 1，要求出二進制序列10110011的CRC校驗碼。下面是具體的計算過程：

①將多項式轉(zhuǎn)化為二進制序列，由G（X）?= X4?+ X3?+ 1可知二進制一種有五位，第4位、第三位和第零位分別為1，則序列為11001

②多項式的位數(shù)位5，則在數(shù)據(jù)幀的后面加上5-1位0，數(shù)據(jù)幀變?yōu)?strong>101100110000，然后使用模2除法除以除數(shù)11001，得到余數(shù)。

③將計算出來的CRC校驗碼添加在原始幀的后面，真正的數(shù)據(jù)幀為101100110100，再把這個數(shù)據(jù)幀發(fā)送到接收端。

④接收端收到數(shù)據(jù)幀后，用上面選定的除數(shù)，用模2除法除去，驗證余數(shù)是否為0，如果為0，則說明數(shù)據(jù)幀沒有出錯。

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STM32 IAP在線升級步驟：

首先談?wù)剆tm32的ISP和IAP區(qū)別和聯(lián)系。

ISP（In-System Programming）在系統(tǒng)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(jīng)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(tǒng)中獲取新代碼并對自己重新編程，即可用程序來改變程序。ISP和IAP技術(shù)是未來儀器儀表的發(fā)展方向。

??1??ISP和IAP的工作原理
??ISP的實現(xiàn)相對要簡單一些，一般通用做法是內(nèi)部的存儲器可以由上位機的軟件通過串口來進行改寫。對于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(shù)據(jù)并寫入存儲器中。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(xiàn)芯片內(nèi)部存儲器的改寫，而無須再取下芯片。?
??IAP的實現(xiàn)相對要復(fù)雜一些，在實現(xiàn)IAP功能時， 單片機內(nèi)部一定要有兩塊存儲區(qū)，一般一塊被稱為BOOT區(qū)，另外一塊被稱為存儲區(qū)。單片機上電運行在BOOT區(qū)，如果有外部改寫程序的條件滿足，則對存儲區(qū)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(qū)，開始執(zhí)行放在存儲區(qū)的程序，這樣便實現(xiàn)了IAP功能。?
??2 ISP和IAP的優(yōu)點?
??ISP技術(shù)的優(yōu)勢是不需要編程器就可以進行單片機的實驗和開發(fā)，單片機芯片可以直接焊接到電路板上，調(diào)試結(jié)束即成成品，免去了調(diào)試時由于頻繁地插入取出芯片對芯片和電路板帶來的不便。?
??IAP技術(shù)是從結(jié)構(gòu)上將Flash存儲器映射為兩個存儲體，當(dāng)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(zhuǎn)向另一個。?
??ISP的實現(xiàn)一般需要很少的外部電路輔助實現(xiàn)， 而IAP的實現(xiàn)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(shè)計的固件程序來編程內(nèi)部存儲器，可以通過現(xiàn)有的INTERNET或其它通訊方式很方便地實現(xiàn)遠程升級和維護。

IAP的編寫流程

設(shè)計思想

? ?? ???由Bootloader負責(zé)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(fù)制文件更新固件。更新結(jié)束后跳轉(zhuǎn)到指定的地址開始執(zhí)行最新的程序。

　　知識要點

　　STM32內(nèi)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(shè)置在緊跟Bootloader之后。當(dāng)程序開始執(zhí)行時，首先運行的是Bootloader程序，此時Bootloader檢測SD卡中的BIN文件并將其復(fù)制到APP區(qū)域使固件得以更新,固件更新結(jié)束后還需要跳轉(zhuǎn)到APP程序開始執(zhí)行新的程序,完成這最后這一步要了解Cortex-M3的中斷向量表：

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　　程序啟動后，將首先從“中斷向量表”取出復(fù)位中斷向量執(zhí)行復(fù)位中斷程序完成啟動，當(dāng)復(fù)位中斷程序運行完成后才跳轉(zhuǎn)到main函數(shù)。由此可見，在最后一步的設(shè)計中需要根據(jù)存放APP程序的起始地址以及中斷向量表來設(shè)置棧頂?shù)刂?#xff0c;并獲取復(fù)位中斷地址跳轉(zhuǎn)到復(fù)位中斷程序。接下來開始分析程序設(shè)計步驟。

　　Bootloader程序設(shè)計

　　1.確定存放APP程序的首地址

　　#define FLASH_APP_ADDR 0x08010000 //應(yīng)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l(wèi)iklon.bin文件就是固件升級所需要的BIN文件。

　　3.復(fù)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(zhí)行這一步。f_read (&FP_Struct,ReadAppBuffer,512,(UINT *)&ReadNum); //讀取512個字節(jié)將512個字節(jié)轉(zhuǎn)換為256個16位的數(shù)據(jù)存放在ChangeBuffer數(shù)組中，準(zhǔn)備寫入FLASH。FlashWrite(FLASH_APP_ADDR + i * 512,ChangeBuffer,256); //向指定地址寫入讀出數(shù)據(jù)向APP程序區(qū)寫入512個字節(jié)的數(shù)據(jù)。按照這樣讀取寫入，就可以完成對APP程序區(qū)的更新。

4.跳轉(zhuǎn)到新程序運行

　　更新完程序后就需要跳轉(zhuǎn)到新程序開始運行，具體實現(xiàn)看下面代碼：

　　typedef void (*iapfun)(void); //定義一個函數(shù)類型的參數(shù)
　　iapfun jump2app;
　　__asm void MSR_MSP(u32 addr) //設(shè)置堆棧指針
　　{
? ?? ?　　MSR MSP, r0
? ?? ?　　BX r14
　　}
　　//跳轉(zhuǎn)到應(yīng)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?shù)刂肥欠窈戏?
? ?? ?　　{
? ?? ?? ?? ?　　jump2app = (iapfun)*(vu32*)(appxaddr+4);//用戶代碼區(qū)第二個字為程序開始地址(復(fù)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(qū)的第一個字用于存放棧頂?shù)刂?
? ?? ?? ?? ?　　jump2app(); //跳轉(zhuǎn)到APP，執(zhí)行復(fù)位中斷程序
? ?? ?　　}
　　}

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　　APP程序設(shè)計注意

　　1.編譯軟件需要做出設(shè)置：

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　　在Bootloader程序中已經(jīng)指定了APP程序存儲的起始地址為0x08010000,所以在APP程序設(shè)計時需要將編譯軟件這里做出設(shè)置，修改起始地址和大小。

　　2.修改system_stm32f10x.c文件

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　　同樣是針對于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(guān)于Bootloader程序的設(shè)計，作為拋磚引玉，大家可以繼續(xù)深入，添加數(shù)據(jù)校驗和程序加密等。

///跳轉(zhuǎn)函數(shù)具體說明

1、函數(shù)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(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)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(zhí)行：判斷用戶代碼的堆棧地址是否落在:0x20000000~0x2001ffff區(qū)間中，這個區(qū)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，時鐘頻率為168MHZ。一般情況下，我們使用的芯片較多的落在<128K RAM的區(qū)間，因此上面的判斷語句是沒有太大問題的。

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3、經(jīng)過2的分析，test保存的就是堆棧地址（并且是應(yīng)用程序堆棧的棧頂?shù)刂?#xff09;，查看STM32的向量表，可以知道：棧頂?shù)刂?+ 4 存放的是復(fù)位地址，因此JumpAddress存放的是復(fù)位地址。

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4、調(diào)用__set_MSP函數(shù)后，將把用戶代碼的棧頂?shù)刂吩O(shè)為棧頂指針

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5、Jump_To_Application();的意思就是設(shè)置PC指針為復(fù)位地址。

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CORTEX-M3上電后后檢測BOOT引腳的電平來決定PC的位置。例：BOOT設(shè)置為FLASH啟動，啟動后CPU會先取兩個地址：一個是棧頂?shù)刂?#xff0c;另一個是復(fù)位地址。因此才有了第4、第5點的寫法。

一般的我們可以：

將??flash??分成四個區(qū)域? ?地址區(qū)域由低到高??
最低地址的
1號區(qū)域放bootloader程序??的地址區(qū)間
2號區(qū)域flash放一個存放操作標(biāo)志數(shù)的區(qū)間
3號區(qū)域app1的地址區(qū)間
4號區(qū)域app2的地址區(qū)間

每回主控上電或者復(fù)位
??先去讀取2號區(qū)域的數(shù)值??
? ???假設(shè)如果區(qū)域2 的 flash的標(biāo)志數(shù)讀回來是
? ?? ?? ?1跳轉(zhuǎn)運行3號區(qū)域app1的程序? ?? ?? ?? ?? ?運行app1的時候如果檢測到升級操作指示
? ?? ?? ?? ?? ?? ? 寫2號區(qū)域flash標(biāo)志數(shù)4??軟后軟件復(fù)位單片機
? ?? ?? ?? ?? ?沒有升級指示??正常運行app1
? ?? ?? ?2跳轉(zhuǎn)運行4號區(qū)域app2的程序
? ?? ?? ?? ?? ?運行app2的時候如果檢測到升級操作指示
? ?? ?? ?? ?? ?? ? 寫2號區(qū)域flash標(biāo)志數(shù)3??軟后軟件復(fù)位單片機
? ?? ?? ?? ?? ?沒有升級指示??正常運行app2
? ?? ?? ?3執(zhí)行bootloader升級app1區(qū)域
? ?? ?? ?? ?? ???刷寫完程序以后并校驗該程序區(qū)域
? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?如果校驗正確? ?寫區(qū)域2flash的標(biāo)志數(shù)為 1 軟后軟件復(fù)位單片機
? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?如果校驗錯誤? ?寫區(qū)域2flash的標(biāo)志數(shù)為 2 軟后軟件復(fù)位單片機
? ?? ?? ?4執(zhí)行bootloader升級app2區(qū)域
? ?? ?? ?? ?? ? 刷寫完程序以后并校驗該程序區(qū)域
? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?如果校驗正確? ?寫區(qū)域2flash的標(biāo)志數(shù)為 2 軟后軟件復(fù)位單片機
? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?如果校驗錯誤? ?寫區(qū)域2flash的標(biāo)志數(shù)為 1 軟后軟件復(fù)位單片機

以上就是我的升級思路
但是這里要考慮到程序運行錯誤的情況? ?就是硬件錯誤??跑飛
我都會在有可能出現(xiàn)錯誤時掉進的while里
寫一段軟件復(fù)位程序
這段錯誤處理程序可以這么寫
先讀取??區(qū)域2flash的標(biāo)志數(shù)
看看現(xiàn)在運行出錯的app是哪個區(qū)域的
如果是區(qū)域3的app1那么就把區(qū)域2的flash標(biāo)志數(shù)寫為2??然后軟件復(fù)位??這樣復(fù)位以后運行的就是app2了
如果是區(qū)域4的app2那么就把區(qū)域2的flash標(biāo)志數(shù)寫為1??然后軟件復(fù)位??這樣復(fù)位以后運行的就是app1了

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的CRC校验原理及STM32 IAP在线升级程序的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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