【STM32】IAP升级00 预备知识

IAP(In Application Programming)简介

Flash够大的情况下,上电后的程序通过修改 MSP 的方式,可以在一块Flash上存在多个功能差异的程序。

IAP是为了在执行正常功能前,为了升级功能,提前运行的一段程序。这个程序不执行正常的功能操作,而只是通过某种通信方式(如 USB、USART)接收程序或数据,执行对第二部分代码的更新;
1)检查是否需要对第二部分代码进行更新
2)如果不需要更新则转到 4)
3)执行更新操作
4)跳转到第二部分代码执行

第一部分称为bootloader程序,第二部分称为APP。可以有多个APP,STM的APP可以运行在Flash或者SRAM中

在 0x1FFF F000 这个地址上官方写入了一段 BootLoader 用户使用,我们也可以自己写一段 BootLoader 程序方便自己使用,是我们自己把程序分成了 BootLoader部分和 应用程序部分,大概的意思如下图所示:
在这里插入图片描述

为什么要使用用户 BootLoader :

在有些项目中,可能因为某些原因需要经常更换 程序,如果每次都是重新烧录,特别的麻烦,那么我们就可以自己设计一个 BootLoader,通过 SD卡进行升级:
上电后先运行 BootLoader,BootLoader主要工作是检测是否有SD卡,SD卡中是否有需要的BIn文件,
如果检测到就将其复制到 应用程序区域 使得程序得以更新,更新结束以后跳转到应用程序执行;
如果没检测到相应的SD卡,就说明程序不需要更新,也跳转到应用程序执行;

STM32的启动模式

单片机复位

从0x0000 0000启动

单片机的复位方式有3种:上电复位,硬件复位,软件复位

且离开复位状态后,CM4 内核做的第一件事就是读取下列两个 32 位整数的值
在这里插入图片描述
1、从地址 0x0000 0000 处取出堆栈指针 MSP 的初始值,该值就是栈顶地址
2、从地址 0x0000 0004 处取出程序计数器指针 PC 的初始值,该值指向复位后执行的第一条指令

既然这里说stm32都是从0x0000 0000 开始启动的,那为什么我们看到的启动模式是从0x0800 0000,0x2000 0000,0x1FFF F000开始启动呢?

将 0x0000 0000 和 0x0000 0004 两个的地址重映射到其他地址空间,就是启动模式选择。这样访问0x0000 0000就相当于访问0x0800 0000,0x2000 0000或者0x1FFF F000

重映射也就是"启动模式选择"

STM32的启动方式(自举模式)有3种:内部 FLASH内部 SRAM系统存储器
在这里插入图片描述
注:启动引脚的电平:0:低电平;1:高电平;x:任意电平,即高低电平均可

FLASH 启动方式:么内核会从地址 0x0800 0000 处取出堆栈指针 MSP 的初始值,从地址 0x0800 0004 处取出程序计数器指针PC 的初始值。CPU 会从 PC 寄存器指向的地址空间取出的第 1 条指令开始执行程序,就是开始执行复位中断服务程序 Reset_Handler。也就是开始执行中断向量表。

内部 SRAM 启动方式:地址0x00000000 和 0x00000004 被映射到内部 SRAM 的首地址0x20000000 和 0x20000004,内核从SRAM 空间获取内容进行自举。在实际应用中,由启动文件 starttup_stm32f407xx.s 决定了0x00000000 和 0x00000004 地址存储什么内容,链接时,由分散加载文件(sct)决定这些内容的绝对地址,即分配到内部 FLASH 还是内部 SRAM。

系统存储器启动方式:内核将从系统存储器的 0x1FFFF000及 0x1FFFF004 获取 MSP 及 PC 值进行自举。系统存储器是一段特殊的空间,用户不能访问,ST 公司在芯片出厂前就在系统存储器中固化了一段代码。因而使用系统存储器启动方式时,内核会执行该代码,该代码运行时,会为 ISP(In System Program)提供支持,在 STM32F4 上最常见的是检测 USART1 传输过来的信息,并根据这些信息更新自己内部 FLASH 的内容,达到升级产品应用程序的目的,因此这种启动方式也称为 ISP 启动方式。

中断向量表

在这里插入图片描述
stm32的flash内存起始于0x0800 0000,基于 Cortex-M3/M4 内核的微控制器时,其内部通过一张“中断向量表”来响应中断。

中断向量是地址(指向中断服务函数),程序启动后,将首先从“中断向量表”取出复位中断向量的地址,执行复位中断程序完成启动,而这张“中断向量表”的起始地址是 0x0800 0004,当运行中中断来临,STM32的内部硬件机制亦会自动将 PC 指针定位到“中断向量表”处,并根据中断源取出对应的中断向量执行中断服务程序。

加入IAP程序之后,程序运行流程

在这里插入图片描述

复位后执行Reset_Handler后进入IAP升级程序

加入IAP升级程序之后,单片机复位之后,还是从 0x08000004 地址取出复位中断向量的地址,并跳转到复位中断服务程序(Reset_Handler在这个函数中初始化时钟系统等)。在运行完复位中断服务程序之后跳转到 IAP 的 main 函数:

①复位后,从 0x08000004 地址取出复位中断向量的地址并跳转到复位中断服务程序,在运行完复位中断服务程序之后跳转到 IAP 的 main 函数。

执行IAP函数

将APP程序写入指定的flash地址。

执行APP程序的Reset_Handler

执行完IAP程序之后,进入APP函数的中断向量表取出新程序的复位中断向量的地址。并跳转执行APP程序的复位中断服务程序,随后跳转至APP程序的 main 函数

此时STM32F407的FLASH,在不同位置上,共有两个中断向量表。

APP函数执行过程中,如果 CPU 得到一个中断请求,PC 指针仍然会强制跳转到地址0x08000004 中断向量表处,而不是新程序的中断向量表,如图标号④

程序再根据我们设置的中断向量表偏移量,跳转到对应中断源新的中断服务程序中如图标号⑤。

IAP程序设置条件

新程序必须在 IAP 程序之后的某个偏移量为 x 的地址开始;
新程序必须在 IAP 程序之后的某个偏移量为 x 的地址开始;

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转载自blog.csdn.net/apythonlearner/article/details/133090271