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STM32在线升级OTA，看这一篇就够啦~

發(fā)布時(shí)間：2023/12/3 编程问答 31 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 STM32在线升级OTA，看这一篇就够啦~ 小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

本文是博主在學(xué)習(xí)OTA時(shí)參考的文章，原作者leafguo，獲得授權(quán)后整理發(fā)布，原文鏈接如下：
STM32CubeMx開發(fā)之路—在線升級(jí)OTA(1/4)—基礎(chǔ)知識(shí)

簡(jiǎn)介

本文主要講解在線升級(jí)(OTA)的基礎(chǔ)知識(shí), 主要是針對(duì)IAP OTA從原理分析, 分區(qū)劃分, 到代碼編寫和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等過程闡述這一過程. 幫助大家加深對(duì)OTA的認(rèn)識(shí).

1. OTA基礎(chǔ)知識(shí)

什么是BootLoader?

BootLoader可以理解成是引導(dǎo)程序, 它的作用是啟動(dòng)正式的App應(yīng)用程序.
換言之, BootLoader是一個(gè)程序, App也是一個(gè)程序, BootLoader程序是用于啟動(dòng)App程序的.

STM32中的程序在哪兒?

正常情況下, 我們寫的程序都是放在STM32片內(nèi)Flash中(暫不考慮外擴(kuò)Flash).
我們寫的代碼最終會(huì)變成二進(jìn)制文件, 放進(jìn)Flash中
感興趣的話可以在Keil>>>Debug>>>Memory中查看, 右邊Memory窗口存儲(chǔ)的就是代碼

接下來就可以進(jìn)入正題了.

進(jìn)行分區(qū)

既然我們寫的程序都會(huì)變成二進(jìn)制文件存放到Flash中, 那么我們就可以進(jìn)一步對(duì)我們程序進(jìn)行分區(qū).
我使用的是F103RB-NUCLEO開發(fā)板,他的Flash一共128頁, 每頁1K.見下圖:

以它為例, 我將它分為三個(gè)區(qū).BootLoader區(qū)、 App1區(qū)、 App2區(qū)(備份區(qū))具體劃分如下圖:

BootLoader區(qū)存放啟動(dòng)代碼
App1區(qū)存放應(yīng)用代碼
App2區(qū)存放暫存的升級(jí)代碼

總體流程圖

先執(zhí)行BootLoader程序, 先去檢查APP2區(qū)有沒有程序, 如果有就將App2區(qū)(備份區(qū))的程序拷貝到App1區(qū), 然后再跳轉(zhuǎn)去執(zhí)行App1的程序.
然后執(zhí)行App1程序, 因?yàn)锽ootLoader和App1這兩個(gè)程序的向量表不一樣, 所以跳轉(zhuǎn)到App1之后第一步是先去更改程序的向量表. 然后再去執(zhí)行其他的應(yīng)用程序.
在應(yīng)用程序里面會(huì)加入程序升級(jí)的部分, 這部分主要工作是拿到升級(jí)程序, 然后將他們放到App2區(qū)(備份區(qū)), 以便下次啟動(dòng)的時(shí)候通過BootLoader更新App1的程序.
流程圖如下圖所示:

2. BootLoader的編寫

本節(jié)主要講解在線升級(jí)(OTA)的BooLoader的編寫，我將以我例程的BootLoader為例, 講解BootLoader(文末會(huì)提供免費(fèi)的代碼下載鏈接)，其他的大體上原理都差不多。

流程圖分析

以我例程的BootLoader為例：

我將App2區(qū)的最后一個(gè)字節(jié)(0x0801FFFC)用來表示App2區(qū)是否有升級(jí)程序, STM32在擦除之后Flash的數(shù)據(jù)存放的都是0xFFFFFFFF, 如果有, 我們將這個(gè)地址存放0xAAAAAAAA. 具體的流程圖見下圖所示

程序編寫和分析

所需STM32的資源有:

printf的使用, 可以參考以前的博文STM32CubeMx開發(fā)之路—3發(fā)送USART數(shù)據(jù)和printf重定向
Flash的讀寫, 可以參考以前的博文STM32CubeMX開發(fā)之路—8Flash讀寫
程序跳轉(zhuǎn)指令:可以參考如下代碼:

/* 采用匯編設(shè)置棧的值 */ __asm void MSR_MSP (uint32_t ulAddr) {MSR MSP, r0 //設(shè)置Main Stack的值BX r14 }/* 程序跳轉(zhuǎn)函數(shù) */ typedef void (*Jump_Fun)(void); void IAP_ExecuteApp (uint32_t App_Addr) {Jump_Fun JumpToApp;if ( ( ( * ( __IO uint32_t * ) App_Addr ) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000 ) //檢查棧頂?shù)刂肥欠窈戏?{JumpToApp = (Jump_Fun) * ( __IO uint32_t *)(App_Addr + 4); //用戶代碼區(qū)第二個(gè)字為程序開始地址(復(fù)位地址) MSR_MSP( * ( __IO uint32_t * ) App_Addr ); //初始化APP堆棧指針(用戶代碼區(qū)的第一個(gè)字用于存放棧頂?shù)刂?JumpToApp(); //跳轉(zhuǎn)到APP.} }

在需要跳轉(zhuǎn)的地方執(zhí)行這個(gè)函數(shù)就可以了IAP_ExecuteApp(Application_1_Addr);
其他的代碼請(qǐng)參考BootLoader源代碼

源碼

BootLoader源代碼 STM32F103rb_delay_us.zip

3. APP的編寫

本節(jié)主要講解在線升級(jí)(OTA)的App1的編寫以及整個(gè)流程的說明，我將以我例程的App為例, 采用Ymodem協(xié)議進(jìn)行串口傳輸,講解App的編寫(后面會(huì)提供免費(fèi)的代碼下載鏈接), 其他的協(xié)議原理大體上都差不多, 都是通過某種協(xié)議拿到升級(jí)的代碼。

流程圖分析

以我例程的App1為例：

先修改向量表, 因?yàn)楸境绦蚴怯葿ootLoader跳轉(zhuǎn)過來的, 不修改向量表后面會(huì)出現(xiàn)問題；
打印版本信息, 方便查看不同的App版本；
本例程的升級(jí)程序采用串口的Ymoderm協(xié)議進(jìn)行傳輸bin文件. 具體的流程圖見下圖所示：

程序編寫和分析

所需STM32的資源有:

printf的使用, 詳情可參考 STM32CubeMx開發(fā)之路—3發(fā)送USART數(shù)據(jù)和printf重定向
Flash的讀寫, 詳情可參考 STM32CubeMX開發(fā)之路—8Flash讀寫
串口的DMA收發(fā), 詳情可參考 STM32CubeMx開發(fā)之路—4采用DMA方式收發(fā)數(shù)據(jù)
YModem協(xié)議相關(guān)的, 詳情可參考 YModem介紹

Ymodem協(xié)議

百度百科Ymodem協(xié)議
具體流程可自行查找相關(guān)文檔, 這兒提供一個(gè)我找到的 XYmodem.pdf.
Ymodem協(xié)議相關(guān)介紹可參考我的這篇教程 YModem介紹.

代碼分析

代碼大多數(shù)都是通過串口實(shí)現(xiàn)Ymodem協(xié)議的接收, 這兒就不詳細(xì)說明
后面放了我的源代碼, 詳情請(qǐng)參考我的源代碼.
主函數(shù)添加修改向量表的指令

打印版本信息以及跳轉(zhuǎn)指令

YModem相關(guān)的文件接收部分

/*** @bieaf YModem升級(jí)** @param none* @return none*/ void ymodem_fun(void) {int i;if(Get_state()==TO_START){send_command(CCC);HAL_Delay(1000);}if(Rx_Flag) // Receive flag{Rx_Flag=0; // clean flag/* 拷貝 */temp_len = Rx_Len;for(i = 0; i < temp_len; i++){temp_buf[i] = Rx_Buf[i];}switch(temp_buf[0]){case SOH:///<數(shù)據(jù)包開始{static unsigned char data_state = 0;static unsigned int app2_size = 0;if(Check_CRC(temp_buf, temp_len)==1)///< 通過CRC16校驗(yàn){ if((Get_state()==TO_START)&&(temp_buf[1] == 0x00)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 開始{printf("> Receive start...\r\n");Set_state(TO_RECEIVE_DATA);data_state = 0x01; send_command(ACK);send_command(CCC);/* 擦除App2 */ Erase_page(Application_2_Addr, 40);}else if((Get_state()==TO_RECEIVE_END)&&(temp_buf[1] == 0x00)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 結(jié)束{printf("> Receive end...\r\n");Set_Update_Down(); Set_state(TO_START);send_command(ACK);HAL_NVIC_SystemReset();} else if((Get_state()==TO_RECEIVE_DATA)&&(temp_buf[1] == data_state)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 接收數(shù)據(jù){printf("> Receive data bag:%d byte\r\n",data_state * 128);/* 燒錄程序 */WriteFlash((Application_2_Addr + (data_state-1) * 128), (uint32_t *)(&temp_buf[3]), 32);data_state++;send_command(ACK); }}else{printf("> Notpass crc\r\n");}}break;case EOT://數(shù)據(jù)包開始{if(Get_state()==TO_RECEIVE_DATA){printf("> Receive EOT1...\r\n");Set_state(TO_RECEIVE_EOT2); send_command(NACK);}else if(Get_state()==TO_RECEIVE_EOT2){printf("> Receive EOT2...\r\n");Set_state(TO_RECEIVE_END); send_command(ACK);send_command(CCC);}else{printf("> Receive EOT, But error...\r\n");}}break; }} }

其中部分函數(shù)未在以上代碼中展現(xiàn), 詳情請(qǐng)參看下面的源代碼(免費(fèi)).

源碼

App1源代碼 STM32F103rb_App1.zip

4. 整體測(cè)試

本節(jié)主要對(duì)前三節(jié)的教程做測(cè)試驗(yàn)證 BootLoader + App的升級(jí)功能。

源代碼

BootLoader源代碼 STM32F103rb_delay_us.zip
App1源代碼 STM32F103rb_App1.zip

代碼的下載

由下圖可知兩份代碼的下載區(qū)域是不一樣的，所以他們下載的區(qū)域也不一樣。

BootLoader的下載

BootLoader的代碼默認(rèn)是最開始的所以不需要特別設(shè)置代碼的下載位置
按照下圖, 修改擦除方式為Erase Sectors, 大小限制在0X5000(20K)

燒錄代碼
運(yùn)行, 通過串口1打印輸出, 會(huì)看到以下打印消息
說明BootLoader已經(jīng)成功運(yùn)行

App1的下載

App1稍微復(fù)雜一點(diǎn), 需要將代碼的起始位置設(shè)置為0x08005000
同時(shí)也要修改擦除方式為Erase Sectors, 見下圖

燒錄代碼
運(yùn)行, 通過串口1打印輸出, 會(huì)看到以下打印消息
說明BootLoader已經(jīng)成功跳轉(zhuǎn)到版本號(hào)為0.0.1的App1

生成App2的.bin文件

Keil如何生成.bin文件, 請(qǐng)參考這篇博文 Keil如何生成.bin文件
修改代碼, 把版本號(hào)改為0.0.2, 并且編譯并且生成.bin文件
生成好之后你會(huì)得到一個(gè).bin結(jié)尾的文件, 這就是我們待會(huì)兒YModem要傳輸?shù)奈募?/p>

使用Xshell進(jìn)行文件傳輸

打開Xshell
代碼中, 串口1進(jìn)行調(diào)試信息的打印, 串口2進(jìn)行YModem升級(jí)的
所以使用Xshell打開串口2進(jìn)行文件傳輸, 串口1則可以通過串口調(diào)試助手查看調(diào)試消息, 具體過程如下

你會(huì)看到App的版本成功升級(jí)到0.0.2了.
如果你到了這一步.
那么恭喜你! 你已經(jīng)能夠使用在線升級(jí)了!

5. 總結(jié)

通過本幾節(jié)的教程, 想必你已經(jīng)會(huì)使用在線升級(jí)了, 只要原理知道了其他的問題都可以迎刃而解了, 除了使用YModem協(xié)議傳輸.bin文件, 你還可以通過藍(lán)牙, WIFI,等其他協(xié)議傳輸, 只要能夠?qū)?bin文件傳輸過去, 那其他的部分原理都差不多.

原作者備注：提供一下個(gè)人微信號(hào) Hleafleafleaf，歡迎加好友，共同學(xué)習(xí)！共同進(jìn)步！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的STM32在线升级OTA，看这一篇就够啦~的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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