最近因項目需求要實現STM32的在線升級即IAP功能，先將這幾天的學習體會和IAP的具體實現總結出來，分享給大家，希望對同樣實現IAP的童鞋有所幫助，文中最后會上傳名為STM32_Update.zip的壓縮文件里面包含了STM32_App、STM32_MyBoot_V1.0和升級軟件STM32_UpdateSoftware的源碼文件供大家參考。所有程序都經過測試，可以直接在原子哥的開發(fā)板上跑，上位機的升級軟件大家可以直接打開
STM32_UpdateSTM32_UpdateSoftwareReleaseSTM32_UpdateSoftware.exe來升級，如果需要查看源碼請用VS2010打開工程文件。
最終要實現的是：
單片機每次上電會先運行Boot程序，檢查標志位如果標志位為FLAG_TO_APP則直接跳轉到App程序運行，如果標志位為FLAG_TO_BOOT，則運行Boot程序準備升級。在運行App程序時，當接收到升級的指令后會在FLASH中的某處空間寫下升級的標志位FLAG_TO_BOOT，并且加載Boot程序，Boot程序會接受新的程序文件并且存儲在相應的FLASH空間里，完成升級后會在標志位的空間寫下FLAG_TO_APP，并且運行新的程序。
帖子包含如下幾個方面：
1. 什么是IAP?
2. STM32的啟動模式？
3. STM32的FLASH分布？
4. STM32程序的運行過程？
5. BootLoader程序的編寫（如何實現程序的動態(tài)加載）？
6. App程序的編寫？
7. bin文件的轉換？
8. 上位機串口升級軟件的簡介
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1. 什么是IAP？
IAP的知識網上的各種資料也說的比較明白，在此簡單介紹一下。IAP（ In Application Programming）即在線應用編程，也就是用戶可以使用自己的程序對單片機的User Flash的某一區(qū)域（一般為存放自己程序的區(qū)域）進行燒寫。在真正的工作中產品發(fā)布后，可以很方便的使用預留的通信接口（串口、USB、網口、藍牙等）來完成程序的升級，從而避免了把機器拆開使用下載器燒寫程序。要實現IAP功能一般要設計兩部分代碼，一是BootLoader程序，這部分程序存儲在FLASH的某一位置，主要用來引導、升級App程序；二是App程序，這個程序才是實現產品的功能程序。通過BootLoader來完成對App程序的更新升級，這就是IAP功能。
2. STM32的啟動模式
很多初學者對于STM32的啟動并不是很了解，這在《STM32的參考手冊》以及網上各種資料里也有介紹，下面再簡單介紹一下：
STM32有三種啟動方式，主要是通過管腳BOOT0和BOOT1的連接方式來控制的，如下圖所示，因為我們要讓程序從主存儲器啟動，因而在硬件 設計時要選擇第一種方式把BOOT0接到GND，BOOT1任意，可以拉高也可以拉低。
note:STM32上電啟動并不是直接進入main函數，而是先進行系統(tǒng)初始化，這個函數的調用是在啟動文件startup_stm32f10x_hd.s（因為我的單片機是STM32F103RCT6,大容量芯片所以是這個文件）中執(zhí)行復位中斷Reset_Handler時被調用的，執(zhí)行完復位中斷才會進入main函數。
3.STM32 FLASH的分布
STM32每種型號單片機的FLASH大小及地址分配在芯片手冊里都有介紹，我使用的是STM32F103RCT6的型號其FLASH為256K屬于大容量產品其
FLASH的分布如下圖：主存儲塊的地址是從0x08000000到0x0803FFFF共256K
我們在設計程序時把FLASH分成3部分，第一部分從0x08000000到0x0800FFFF共64K來存放BootLoader程序，第二部分為0x08010000
到0x0802FFFF共128K來存放App程序，第三部分從0x08030000開始到0x803FFFF共64K來存放程序運行的標志位和其他，如下所示：
4. STM32程序的運行過程
STM32的程序運行過程在很多資料里也都有介紹，因為STM32F103的單片機是基于Cortex-M3核的，它的內部主要是通過中斷向量表來響應各種中斷，內部閃存的起始地址是0x08000000，中斷向量表的起始地址是0x8000004，程序啟動后，將首先從“中斷向量表”取出復位中斷向量執(zhí)行復位中斷程序完成啟動，當中斷來臨時STM32 的內部硬件機制亦會自動將 PC 指針定位到“中斷向量表”處，并根據中斷源取出對應的中斷向量執(zhí)行相應的中斷服務程序。
如上圖所示STM32的正常啟動流程是：
a. STM32上電后會從 0x8000004 處取出復位中斷向量的地址，并跳轉執(zhí)行復位中斷服務程序，如標號1所示；
b. 復位中斷復位程序執(zhí)行完成之后就會跳轉到我們的main函數如標號2所示；
c. main函數一般為死循環(huán)，當其收到某一中斷請求之后STM32會強制把PC指針指向中斷向量表，如標號3所示；
d. 查詢中斷向量表，根據中斷源來跳轉到相應的中斷服務程序中執(zhí)行響應的操作；如標號4、5所示；
e. 執(zhí)行完中斷服務程序之后會再回到main函數中，如標號6所示。
以上是STM32的正常運行過程，而當加入IAP程序之后，運行流程就如下所示：
加入IAP后程序運行如下：
a. STM32復位之后還是從0x8000004處獲取中斷向量表的地址，并跳轉執(zhí)行復位中斷服務程序，如標號1所示；
b. 執(zhí)行完復位中斷服務程序之后回調轉到IAP的main函數中，如標號2所示；
c. IAP的過程就是通過某種選定的通信方式（如串口）來接收程序文件，并且存儲在指定的FLASH空間里，隨后會加載新的程序，而新程序
的復位中斷向量起始地址為0X08000004+N+M，取出新程序的復位中斷向量的地址，并跳轉執(zhí)行新程序的復位中斷服務程序，隨后跳轉
至新程序的 main 函數，如標號3、4所示；
d. 此時在STM32的FLASH里面會有兩個中斷向量表，在新程序 main 函數執(zhí)行的過程中，當中斷來臨時PC指針仍會回跳轉至地址為
0x8000004 中斷向量表處，而并不是新程序的中斷向量表，這是由STM32的硬件機制決定的，如標號5所示；
e. 查詢中斷向量表，根據中斷源來跳轉到新的中斷服務程序中執(zhí)行響應的操作，如標號6所示；
f. 執(zhí)行完中斷服務程序之后會再回到main函數中，如標號7、8所示。
note:
由上可知新的程序在FLASH中必須放在IAP程序之后的某個地址里，這里我的程序中設置的是0x08010000即偏移量為0x10000，而且新程序
的中斷向量表也要做相應的偏移，偏移量也為0x10000（地址的設置可以通過編譯軟件來實現，下文會有介紹）。
5. BootLoader程序的編寫
BootLoader程序主要的功能是接收新的程序并把它存儲在FLASH的特定位置，然后加載新的程序運行。單片機每次上電都會先讀取一個
標志位，根據此標志位來決定是運行APP程序還是來運行自己來升級。
flag =STMFLASH_ReadHalfWord(FLASH_ADDR_UPDATE_FLAG); （FLASH_ADDR_UPDATE_FLAG 是0x08030000的地址）
當flag = FLAG_TO_APP 則加載App程序，否則執(zhí)行升級程序。
在我的程序中通過串口來完成程序bin文件的傳輸,為了通信安全制定通信協議，串口接收分為兩種：
a. 指令的接收，長度為16個字節(jié)，協議示例為
test[16] = {55, aa, 01, 指令長度，命令碼，00,00，...00, 和校驗位}
和校驗位 = 0 - 前15字節(jié)的和，
b. 程序文件的接收，每包數據為(2048 + 6)個字節(jié)，示例為：
test[2054] = {55, aa, 01, 包號，命令碼，數據文件2048字節(jié)，和校驗位}
之所以設置以上的通信協議就是為了保證數據傳輸的正確性。
Boot程序的主函數
Boot程序的main函數里主要是讀取標志位flag根據flag的值來決定是加載現有的App程序還是運行自身的升級程序，在自身運行時會定時給上位機軟件發(fā)送BOOT準備完成的指令，告訴上位機我準備好了，并運行ReceiveUsartData();根據串口中斷里的標志信息來完成對指令和程序文件的接收。
intmain(void)
{
int flag = 3;
int nCount = 0;
delay_init();
uart_init(115200);
LED_Init();
TIM3_Init(99, 719);//10ms定時
flag = STMFLASH_ReadHalfWord(FLASH_ADDR_UPDATE_FLAG);//讀取標志位
while(1)
{
//FLASH_EraseAllPages();//僅在擦除所有FLASH時打開
if(flag == FLAG_TO_APP)
{
Iap_Load_App(FLASH_ADDR_APP);
}
else
{
ReceiveUsartData(); //串口接收
if(Flag10MS == 1)
{
Flag10MS = 0;
nCount++;
if(nCount == 10)//100ms
{
nCount = 0;
USARTxSendRespondToServer(USART1, SERIAL_CODE_STM32_UPDATE_PREPAR_BOOT_OK);//不能發(fā)送過快否則會有臟數據
LED0 = !LED0;
}
}
}
}
}
串口初始化程序
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