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IAP 升级

IAP 建议​

  • BootLoader 中不要有重试和死循环，出现异常后直接跳转到 APP 正常运行，等待下一次升级请求.
  • APP 中需要有标记位用于和 BootLoader 通信，让 BootLoader 知道是否需要升级和升级信息相关(为什么在 APP 中去标记，因为通信等相关的代码会占用空间，所以把服务器查询)
  • BootLoader 跳转的时候一定要注意将其他外设 deinit。（如果用到某些应用类型的中断可以尝试关闭调试一下。我的代码在跳转程序过程中并没有关闭中断，仅仅将外设 deinit）

IAP 的 BootLoader 部分​

  • 需要实现 flash 读写驱动，用于复制读写在 flash 区域中的固件数据
  • 需要跳转程序 APP 运行
  • 需要在跳转的过程中，将所用的外设全部 deinit
  • 设置栈指针，并跳转

核心代码​


#define APPLICATION_ADDRESS     (uint32_t)0x08004000  //APP地址定义
typedef void (*pFunction)(void); //定义一个函数类型的参数.
pFunction Jump_To_Application; //跳转函数变量

/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: junp_to_app
* 功能说明: 跳转到APP
* 形    参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void junp_to_app(void)
{
		/* Test if user code is programmed starting from address "APPLICATION_ADDRESS" */
    if (((*(__IO uint32_t*)APPLICATION_ADDRESS) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
    {
	  uint32_t JumpAddress;
      /* Jump to user application */

	  /* 如果初始化了外设，需要反向初始化外设 */

	  /* 设置所有时钟到默认状态，使用HSI时钟 */
	  HAL_RCC_DeInit();
	  /* 关闭滴答定时器，复位到默认值 */
	  SysTick->CTRL = 0;
	  SysTick->LOAD = 0;
	  SysTick->VAL = 0;
	  /* 禁止全局中断 */
	  __set_PRIMASK(1);
	    /* 关闭所有中断，清除所有中断挂起标志 */
	  for (uint32_t i = 0; i < 8; i++)
	  {
		NVIC->ICER[i]=0xFFFFFFFF;
		NVIC->ICPR[i]=0xFFFFFFFF;
	  }
	  /* 使能全局中断 */
	  __set_PRIMASK(0);
      /* 用户代码区第二个字为程序开始地址(复位地址) */
    JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (APPLICATION_ADDRESS + 4);
    Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;

      /* 初始化APP堆栈指针(用户代码区的第一个字用于存放栈顶地址) */
    __set_MSP(*(__IO uint32_t*) APPLICATION_ADDRESS);

//	  /* 在RTOS工程，这条语句很重要，设置为特权级模式，SP使用MSP指针 */
//	  __set_CONTROL(0);

      /* 跳转到APP. */
    Jump_To_Application();

	  /* 跳转不成功的处理，可以在这里添加代码 */
	  while (1)
	  {

	  }
    }
}

IAP 的 APP 部分​

  • 确认是否有更新请求（串口、AT 模块、485、232、SD 卡），如果有需要更新标志位。
  • 按照某种协议下载内容（SD 卡读取、Ymodem 协议、自定义协议）
  • 下载固件到指定位置（内部 flash、外置 spi flash、）
  • 校验固件
  • 设置栈顶指针，并跳转

keil 设置​

  • BootLoader 项目工程需要将 target 里面的 IROM1 设置为 0x8000000（默认是这个）
  • APP 项目中需要将 target 里面的 IROM1 设置为 0x8004000（也就是你设置的实际偏移值，但是基础都是以 0x8000000 为主，然后|上偏移值）

通信协议部分​

Ymodem 协议​

Ymodem 协议是一个面向串行通信的文件传输协议，通常用于嵌入式系统、调试工具、设备固件更新和文件传输。它是 Xmodem 协议的改进版，同时保留了 Zmodem 协议的一些特性。Ymodem 的主要特点是它支持批量文件传输、更大的数据包以及更健壮的错误检测机制。下面详细讨论 Ymodem 协议的组成部分和工作原理。

Ymodem 协议组成部分​

1. 数据包结构​

Ymodem 使用固定格式的数据包来传输数据。每个数据包的基本结构如下：

  • 起始字符：通常为 SOH (0x01) 或 STX (0x02)，分别用于 128 字节或 1024 字节的数据包。
  • 包号：一个字节，标识数据包的序号，范围为 0-255，循环使用。
  • 包号的补码：包号的补码，用于增加包号的安全性。
  • 数据字段：实际的数据，长度为 128 或 1024 字节。如果数据包的长度小于指定长度，则使用填充字符（通常为 0x1A）。
  • CRC 校验：2 字节的 CRC 校验值，用于检测数据包中的错误。

数据包的结构如下所示：

起始字符 | 包号 | 包号补码 | 数据字段 | CRC 校验
  1字节  | 1字节 |  1字节  | 128/1024字节 | 2字节

2. 文件信息包​

在 Ymodem 的多文件传输中，第一个数据包包含文件的元数据（文件名、文件大小等），而不是实际的数据。文件信息包的结构如下：

  • 起始字符：同样为 SOH (0x01)。
  • 文件名：以 NUL 字符（0x00）结尾的字符串，表示文件名。
  • 文件大小：紧随文件名之后，表示文件的大小，以 ASCII 字符串表示，并以 NUL 字符结尾。
  • 填充字符：如果文件名和文件大小信息不足 128 字节，则剩余部分用填充字符 0x00 填充。

该数据包传递文件的元数据，通知接收方如何处理接下来的数据。

3. 数据包​

实际的文件内容被分割成多个数据包进行传输，每个数据包最大为 1024 字节（可以是 128 字节）。数据包的结构如前所述，其中包含起始字符、包号、数据字段和 CRC 校验。

4. 结束包​

当文件传输完成后，发送方发送一个特殊的空数据包，标志传输结束。这是一个起始字符 EOT (0x04)，接收方应当响应 ACK 信号，表示传输结束。

Ymodem 传输流程​

1. 握手阶段​

  • 接收方通过发送字符 C 开始握手过程。这表示接收方准备使用 CRC 校验进行接收。
  • 发送方收到 C 后，准备发送文件信息包，作为握手的开始。

2. 文件信息包传输​

  • 发送方先发送一个包含文件名、文件大小等信息的文件信息包。
  • 接收方接收到文件信息包后，解析其中的元数据，并响应 ACK 表示准备接收文件数据。

3. 数据传输阶段​

  • 发送方开始逐包发送文件数据。每个数据包按照指定大小（128 或 1024 字节）传输。
  • 接收方收到数据包后，对数据包进行 CRC 校验，如果校验正确则发送 ACK，表示继续接收下一个数据包。如果校验失败，则发送 NAK 请求重传该数据包。
  • 传输过程中，包号会递增，并在 0 到 255 之间循环使用。

4. 结束阶段​

  • 当文件数据传输完毕后，发送方发送 EOT（结束标志），表示文件传输完成。
  • 接收方接收到 EOT 后，响应 ACK 并结束传输。
  • 如果有多个文件要传输，Ymodem 会重复上述流程，每次从握手阶段开始，直到所有文件传输完毕。

5. 错误处理​

  • 如果某个数据包在指定的时间内没有被 ACK 确认，发送方会尝试重新发送该数据包。
  • 如果连续重试多次失败，Ymodem 可能会中止传输并放弃剩余数据。

Ymodem 与 Xmodem、Zmodem 的比较​

参考

  • Xmodem：Xmodem 是最基础的协议，支持 128 字节的数据包，但不支持批量文件传输。它使用简单的错误检测机制（CRC 或校验和）。
  • Ymodem：Ymodem 是 Xmodem 的增强版本，支持 1024 字节数据包和多文件传输，具有更高的传输效率。Ymodem 引入了文件信息包，能在一次连接中传输多个文件。
  • Zmodem：Zmodem 是一个更现代化的协议，支持动态数据包大小、错误恢复和流控制。Zmodem 允许在传输中断后恢复未完成的传输，这是 Ymodem 不具备的功能。

应用场景​

Ymodem 协议广泛应用于需要稳定且可靠的串口通信环境中，特别是在嵌入式系统、调试工具和固件更新过程中。它的多文件传输功能使其在批量传输数据的场景中非常有用。常见应用包括：

  • 嵌入式系统的固件更新：利用 Ymodem 协议，通过串口将新的固件传输到设备上。
  • 设备调试和通信：用于通过串口与嵌入式设备通信，传输数据或进行文件交互。

整体可选方案​

APP 下载的问题，可以全下载，可以一半存下载一半存原始程序，使用第三方 SPI FLASH 存储备份程序，使用 SD CARD 进行更新。

keil 生成 bin 文件​

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

备注​

  • 编写的 IAP 测试程序 D:\HAL_Temp\iap_test

  • 扫地机的程序，里面有关于 IAP 的部分，使用了 FREERTOS C:\Users\Administrator\Downloads\扫地机程序\小米扫地机程序

  • 别人写的关于 IAP 的样例，最后参考 C:\Users\Administrator\Downloads\Bootloader_Stm32F103rbt6-master

  • ST 官方 IAP 的 demo E:\参考程序\IAP 升级 ST 官方程序\en.stm32f0_programming_usart

  • 工控板里面也有关于 IAP 的部分 E:\参考程序\工控板\48.STM32F407 控制板 PLC 工控板\STM32F407 控制板 PLC 工控板

  • 正点原子开发指南，参考 IAP 思路 E:\嵌入式\【正点原子】战舰 STM32F103 开发板 V4 资料盘(A 盘)

参考网址​