什么是 DFU
DFU(Device Firmware Update)是ST官方推出的一种通过USB接口进行固件升级的方案。与串口ISP类似,DFU和其它功能一样,都集成在芯片的Bootloader区段中,通过配置boot引脚来启动(详细信息请参考ST文档:AN2606)。大部分新型号的芯片都内置了DFU程序,但如果您使用的芯片没有内置DFU程序,也可以通过CubeMX快速生成和移植一个DFU功能程序到您的Flash中。
完整的DFU方案包括单片机DFU示例代码、PC端升级程序、PC端示例代码以及相关资料手册等。通过使用DFU方案,我们可以快速将升级功能集成到开发的产品中,并快速开发与之配套的升级程序。
使用CubeMX生成初始工程
由于官方提供的DFU示例代码并不多,我们很难找到现成可用的DFU程序。但是通过使用CubeMX,我们可以快速配置和生成DFU的Bootloader。以下是具体步骤:
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新建CubeMX工程
首先选择合适的芯片型号,进入配置界面。由于只是Bootloader代码,所以我们只需要配置USB功能和一个用于启动Bootloader的引脚,其他的时钟等部分按照正常方式配置即可。
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设置USB引脚功能
将USB模式设置为Device(HS或FS对DFU功能没有影响,可以根据实际需求选择)。
![image-20240107200113318](https://lxlinux.superbed.verylink.top/item/659a9362871b83018a054851.png)
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开启DFU组件
在MiddleWares中加入USB DFU组件
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设置DFU参数
开启DFU组件后,CubeMX的程序设置窗口的MiddleWares中就会出现DFU程序设置按钮。
点开它将APP加载的地址改为0x0800_c000,这个加载地址根据你实际的应用设置,目前我们选择让flash的前三个sector为Bootloader的区域。
第二个全是字段的参数是用来在DFU连接升级软件式传输给软件用来获取Flash结构字符串数据,很好理解这个小协议的内容,点击设置后,下方的CubeMX的参数说明也写的很清晰,这里就不多说了。当然这些参数也在工程生成后在 usbd_conf.h 和 usbd_dfu_if.c 文件中修改。
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最后的设置
最后我们添加一个外部的按键作为触发单片机启动时进入DFU的方式,按键按下后就启动DFU模式,否则直接加载后方APP程序,这里选用PA0引脚,给它设置个User Label 就叫 USER_BTN_GPIO_Port。
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修改补全工程
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实现 DFU 功能代码
打开 src 目录下的 usbd_dfu_if.c 文件补全其中的功能代码
Flash 解锁
uint16_t MEM_If_Init_HS(void) { HAL_FLASH_Unlock(); return (USBD_OK); }
Flash 上锁
uint16_t MEM_If_DeInit_HS(void) { HAL_FLASH_Lock(); return (USBD_OK); }
Flash 擦除
static uint32_t GetSector(uint32_t Address) { uint32_t sector = 0; if ((Address = ADDR_FLASH_SECTOR_0)) { sector = FLASH_SECTOR_0; } ...... } else if ((Address = ADDR_FLASH_SECTOR_22)) { sector = FLASH_SECTOR_22; } else { sector = FLASH_SECTOR_23; } return sector; } uint16_t MEM_If_Erase_HS(uint32_t Add) { uint32_t startsector = 0; uint32_t sectornb = 0; /* Variable contains Flash operation status */ HAL_StatusTypeDef status; FLASH_EraseInitTypeDef eraseinitstruct; /* Get the number of sector */ startsector = GetSector(Add); eraseinitstruct.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_SECTORS; eraseinitstruct.VoltageRange = FLASH_VOLTAGE_RANGE_3; eraseinitstruct.Sector = startsector; eraseinitstruct.NbSectors = 1; status = HAL_FLASHEx_Erase(&eraseinitstruct, §ornb); if (status != HAL_OK) { return (USBD_FAIL); } return (USBD_OK); }
Flash 写入
uint16_t MEM_If_Write_HS(uint8_t *src, uint8_t *dest, uint32_t Len) { uint32_t i = 0; for (i = 0; i done by byte */ if (HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD, (uint32_t)(dest + i), *(uint32_t *)(src + i)) == HAL_OK) { /* Check the written value */ if (*(uint32_t *)(src + i) != *(uint32_t *)(dest + i)) { /* Flash content doesn't match SRAM content */ return (USBD_FAIL); } } else { /* Error occurred while writing data in Flash memory */ return (USBD_FAIL); } } return (USBD_OK); }
Flash 读取
uint8_t *MEM_If_Read_HS(uint8_t *src, uint8_t *dest, uint32_t Len) { /* Return a valid address to avoid HardFault */ uint32_t i = 0; uint8_t *psrc = src; for (i = 0; i return (uint8_t *)(dest); }
获取 Flash 擦写时间参数
uint16_t MEM_If_GetStatus_HS(uint32_t Add, uint8_t Cmd, uint8_t *buffer) { /* USER CODE BEGIN 11 */ uint16_t time; time = TimingTable[GetSector(Add)]; switch (Cmd) { case DFU_MEDIA_PROGRAM: buffer[1] = (uint8_t)time; buffer[2] = (uint8_t)(time break; case DFU_MEDIA_ERASE: default: buffer[1] = (uint8_t)time; buffer[2] = (uint8_t)(time break; } return (USBD_OK); /* USER CODE END 11 */ }
usbd_dfu_if.h 文件添加的宏定义
/* Define flash address */ // BLANK 1 #define ADDR_FLASH_SECTOR_0 0x08000000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_1 0x08004000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_2 0x08008000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_3 0x0800C000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_4 0x08010000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_5 0x08020000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_6 0x08040000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_7 0x08060000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_8 0x08080000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_9 0x080A0000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_10 0x080C0000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_11 0x080E0000 // BLANK 2 #define ADDR_FLASH_SECTOR_12 0x08100000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_13 0x08104000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_14 0x08108000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_15 0x0810C000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_16 0x08110000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_17 0x08120000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_18 0x08140000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_19 0x08160000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_20 0x08180000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_21 0x081A0000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_22 0x081C0000 #define ADDR_FLASH_SECTOR_23 0x081E0000 /* Flash oprate time from datasheet page 128 */ #define FLASH_SECTOR_16KB_WRITE_ERASE_TIME 500 //500 usb frame,means 500ms #define FLASH_SECTOR_64KB_WRITE_ERASE_TIME 1100 #define FLASH_SECTOR_128KB_WRITE_ERASE_TIME 2000
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修改Main文件
首先在main文件前添加几个用于加载APP程序的变量和函数定义
typedef void (*pFunction)(void); pFunction JumpToApplication; uint32_t JumpAddress;1234
然后再 main 函数中加入 外部按键的判断、APP程序加载以及USB DFU初始化功能
int main(void) { /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* Configure the system clock */ SystemClock_Config(); /* Initialize all configured peripherals */ MX_GPIO_Init(); if (HAL_GPIO_ReadPin(USER_BTN_GPIO_Port, USER_BTN_Pin) == GPIO_PIN_SET) { HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, LD3_Pin, GPIO_PIN_SET); // For debug /* Test if user code is programmed starting from address 0x0800C000 */ if (((*(__IO uint32_t *)USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD) & 0x2FF80000) == 0x20000000) { HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, LD4_Pin, GPIO_PIN_SET); // For debug /* Jump to user application */ JumpAddress = *(__IO uint32_t *)(USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD + 4); JumpToApplication = (pFunction)JumpAddress; /* Reset of all peripherals */ HAL_DeInit(); /* Set interrupt vector to app code */ SCB->VTOR = USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD; /* Initialize user application's Stack Pointer */ __set_MSP(*(__IO uint32_t *)USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD); JumpToApplication(); } } MX_USB_DEVICE_Init(); while (1) { } }
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编译程序下载进入单片机
使用DfuSe
从ST官网DfuSe的程序安装包,并安装。然后我们按下之前写的触发按键并复位单片机,让单片机初始 USB DFU 功能,这时如果你插着单片机的USB线,系统应该已经识别了。如果没有右键更新驱动程序,手动指定驱动搜索路径在DfuSe安装目录下的 \Bin\Driver 内。如果直接无法识别USB设备,建议在CubeMx配置完工程后就编译下载测试一下,看看是不是你在移植过程中哪里写错了。
![image-20240107200135446](https://lxlinux.superbed.verylink.top/item/659a9362871b83018a0549e1.png)
然后我们需要生成一个地址设定在0x0800_c000后的测试程序,就先编写一个 Blink LED 的程序吧,生成bin、hex或S19文件。然后我们打开DfuSe软件的Dfu file manager来生成DFU软件用的.dfu格式的文件。选择第一项,第二个是用来将.dfu反向变换回来的。大概的操作已经标在图片上了,操作比较简单就不做详细介绍了,记得把Address的地址改到偏移后的地址上否则下载会出错,其他参数可以不用修改。
![image-20240107200138361](https://lxlinux.superbed.verylink.top/item/659a9362871b83018a054a44.png)
然后我们打开DfuSe程序,在Upgrade中选择生成好的blink.dfu文件,勾选校验功能,下载程序。成功后复位单片机,LED开始闪烁,移植成功。
![](https://lxlinux.superbed.verylink.top/item/659a9362871b83018a054b76.png)
更多
仔细区看看DfuSe的安装目录,里面有DFU的资料文档,还有DFU的工程源代码,可以用来改写自己需要的DFU升级程序。
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