STM32固件IAP程序实现

1. 写在前面

IAP全称In Application Programming，指的是用户程序在运行过程中通过对用户Flash的特定区域进行烧写，其目的是为了实现产品发布后的固件程序更新和升级。

2. 系统Bootloader

对于STM32芯片而言，出厂时已经预先烧录了系统Bootloader。然而，要启动系统Bootloader需要设置单片机的BOOT引脚：BOOT1=0，BOOT0=1，并在复位之后进入系统Bootloader。可以通过硬件设计来实现BOOT引脚的自动设置和复位，从而利用系统Bootloader实现IAP功能。下图展示了相应的电路图：

电路比较简单就不详细分析了。程序升级需要配合专用的软件MCUISP。升级时MCUISP软件会控制DTR引脚和RTS引脚将BOOT0引脚拉高，并实现单片机复位，从而进入系统Bootloader。之后可以通过USB转串口对程序进行升级。

3.自己编写BootLoader

系统Bootloader只能通过特定的接口对程序进行升级，且会增加额外的硬件设计，有时候并不适用。这时候就需要自己编写Bootloader程序实现IAP。

实现IAP需要两个程序：Bootloader程序和应用程序。系统启动后首先进入Bootloader程序，判断是否需要升级，如果不需要直接跳转到应用程序运行；如果需要则通过指定的接口和协议接收数据并写入到Flash中，实现应用升级。这种方式灵活很多，接口和协议都可以自定义，实现的关键是协议的设计和对Flash进行读写。这里以STM32F1系列单片机为例，采用串口1和通用的Ymodem协议进行介绍。

YModem协议

YModem协议是一个非常高效的文件传输协议，每包数据可以达到1024字节。YModem协议传输的完整的握手过程如下。这里就不进行详细介绍了，用户也可以采用自定义的协议，协议设计要主要发送、反馈和校验，保证传输数据的正确性。

Bootloader程序

STM32Cube库文件中提供了相关的例程，可以进行参考：

STM32Cube_FW_F1_V1.8.0\Projects\STM3210C_EVAL\Applications\IAP\IAP_Main

可以看到，程序初始化后通过检测按键来判断是否需要升级应用程序。

很多时候，用户的硬件上可能没有按键，则需要通过其它办法来实现判断。比如，需要升级时，应用程序在Flash某个位置写入一个标志，然后复位进入BootLoader程序，BootLoader程序读取该标志来自动判断是否需要升级应用程序。

应用程序

由于BootLoader程序的存在，应用程序在Flash中的存储位置也发生了改变，需要对程序中的中断向量表偏移地址进行修改。首先在Bootloader程序中确定应用程序的起始地址：

在应用程序工程中修改程序编译的地址：

在应用程序中system_stm32f10x.c文件，找到：

修改为：

该地址为偏移地址，不是绝对地址，与上面的地址有区别。

最后，MDK默认只生成HEX文件，要生成bin文件需要添加一条指令。在User选项卡中，勾选 “Run # 1”,在后面输入框写入bin文件生成方式：

$K\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe –bin –output=Bin@L.bin !L

**上位机**

上位机采用SecureCRT，该软件支持YModem协议。打开软件后，连接串口，使电路板进入Bootloader程序，根据菜单进行操作即可。

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