STM32上添加bootloader+application，在外部flash中备份及升级程序
近期看到一篇关于bootloader的博文，亲手也尝试了一下，这里做下笔记，方便日后查看，根据项目修改可以加个DTU，用服务器远程升级一下程序。
一、工程配置
使用的是stm32f103vet6芯片，512的ROM，64kRAM，外部flash用的是8M芯片W25Q64，分成三部分，每部分1Mb，第一块（0x000000-0x100000）存放升级应用程序，第二块（0x100000-0x200000）存放备份程序（即当前应用程序），第三块用来存放标志位（新旧程序校验码、旧程序备份标志、新程序更新标志）。
1.BootLoader程序工程配置
2.Application程序工程配置
二、大体流程，细节需完善
1.需要注意对flash写操作前，先擦除对应的扇区，外部flash一次查出一扇区4kb，stm32大容量一次擦除2kb,像stm32f103c8t6这种一次擦除1kb。
三、代码
1.BootLoader
main.c
/**
******************************************************************************
* @file main.c
******************************************************************************
*/
#include "stm32f10x.h"
#include "./usart/bsp_usart.h"
#include "./led/bsp_led.h"
#include "./flash/bsp_spi_flash.h"
#include "app_update.h"
typedef enum { FAILED = 0, PASSED = !FAILED} TestStatus;
__IO uint32_t DeviceID = 0;
__IO uint32_t FlashID = 0;
__IO TestStatus TransferStatus1 = FAILED;
void Delay(__IO uint32_t nCount)
{
for(; nCount != 0; nCount--);
}
int main(void)
{
LED_GPIO_Config();
/* 配置串口为：115200 8-N-1 */
USART_Config();
printf("\r\n 这是一个bootloader程序 \r\n");
/* 8M串行flash W25Q64初始化 */
SPI_FLASH_Init();
/* 获取 Flash Device ID */
DeviceID = SPI_FLASH_ReadDeviceID();
Delay( 200 );
/* 获取 SPI Flash ID */
FlashID = SPI_FLASH_ReadID();
printf("\r\n FlashID is 0x%X,\
Manufacturer Device ID is 0x%X\r\n", FlashID, DeviceID);
/* 检验 SPI Flash ID */
if (FlashID == sFLASH_ID)
{
printf("\r\n 检测到串行flash W25Q64 !\r\n");
// 读取更新标志
SPI_FLASH_BufferRead(&Prog_Status_Flag.Backup_Flag,PROG_FLAG_ADDR,sizeof(struct _Prog_Status_Flag));
// 判断是否需要备份程序，新的 FLASH 读出来都是 0xFF
if(Prog_Status_Flag.Backup_Flag != 0xA5)
{
LED_GREEN;
// 如果检测到是新的 Flash 或者是第一次开机，则备份当前的程序，
// 备份后在进行校验，校验OK后将校验码写入 PROG_FLAG_ADDR 开始的地址中
Backup_Current_Program();
}
// 判断是否需要更新程序
if(Prog_Status_Flag.Update_Flag == 0x55)
{
LED_BLUE;
// 显示屏显示提示，正在更新程序....
Backup_Current_Program();
Updata_New_Program();
}
}
else
{
LED_RED;
printf("\r\n 获取不到 W25Q64 ID!\n\r");
}
Load_App(STARTADDR);
while(1);
}
/*********************************************END OF FILE**********************/
app_update.c
/**
******************************************************************************
* @file app_update.c
* @author
******************************************************************************
*/
#include "stm32f10x.h"
#include "./usart/bsp_usart.h"
#include "./led/bsp_led.h"
#include "./flash/bsp_spi_flash.h"
#include "app_update.h"
struct _Prog_Status_Flag Prog_Status_Flag;
uint32_t JumpAddress; // 跳转地址
u8 ReadBuf[2048]; // 缓存，2048 , 每次更新 2048 2k
typedef void (*pFunction)(void); // 申明一个函数指针
pFunction Jump_To_Application;
// 备分当前程序
void Backup_Current_Program(void)
{
unsigned int i,j;
uint32_t ADD_CheckSum = 0;
unsigned int XOR_CheckSum = 0;
unsigned int Addr;
JumpAddress = STARTADDR; // 当前程序的地址
Prog_Status_Flag.Old_Prog_ADD_CheckSum = 0;
Prog_Status_Flag.Old_Prog_XOR_CheckSum = 0;
// 开始备份当前程序
Addr = OLD_PROG_ADDR; // 要备份到外部 Flash 的地址
/* 擦除将要写入的 SPI FLASH 扇区，FLASH写入前要先擦除 这里擦除496k，即一个扇区496/4，擦除的最小单位是扇区*/
for(int m=0;m<496/4;m++)
{
SPI_FLASH_SectorErase(OLD_PROG_ADDR+m*4096);
}
for(i=0;i<496/2;i++) // // 使用的是 STM32F103VET6,内部 Flash 是 512K,4K用来做 Bootload,所以只有 496K
{
for(j=0;j<2048;j++) // 每次更新 2K
{
ReadBuf[j] = *(__IO uint8_t*)JumpAddress++;
// 如果是 0x00,或者是 0xFF
if((ReadBuf[j] != 0xFF)&&(ReadBuf[j] != 0x00))
{
// 计算校验和
Prog_Status_Flag.Old_Prog_ADD_CheckSum += ReadBuf[j];
// 计算异或校验
Prog_Status_Flag.Old_Prog_XOR_CheckSum ^= ReadBuf[j];
}
}
// 写入到外部 Flash 中
SPI_FLASH_BufferWrite(ReadBuf,Addr,2048);
Addr += 2048;
}
// 校验程序
Addr = OLD_PROG_ADDR;
for(i=0; i<496/2; i++)//
{
// 从 Flash 中读取程序
SPI_FLASH_BufferRead(ReadBuf,Addr,2048);
for(j=0; j<2048; j++)
{
// 计算校验码
if((ReadBuf[j] != 0xFF)&&(ReadBuf[j] != 0x00))
{
ADD_CheckSum += ReadBuf[j];
XOR_CheckSum ^= ReadBuf[j];
}
}
Addr += 2048;
}
#ifdef PROG_VERIFY
// 判断程序是否相同
if((Prog_Status_Flag.Old_Prog_ADD_CheckSum == ADD_CheckSum)
&&(Prog_Status_Flag.Old_Prog_XOR_CheckSum == XOR_CheckSum))
{
// 备份当前程序成功
Prog_Status_Flag.Backup_Flag = 0xA5;
Prog_Status_Flag.Update_Flag = 0x00;
// 将校验码写入外部 Flash PROG_FLAG_ADDR 开始的地址中
SPI_FLASH_SectorErase(PROG_FLAG_ADDR);//擦一个扇区4k,写之前一定要擦
SPI_FLASH_BufferWrite(&Prog_Status_Flag.Backup_Flag,PROG_FLAG_ADDR,sizeof(struct _Prog_Status_Flag));
}
#endif
}
// 更新新程序
/** 注意如果你使用的是 STM32F103RC 内部有 256 Kbytes Flash 的 MCU, 则需要注意一点, FLASH_ErasePage
每次擦除不是 1024 byte, 而是 2048 byte, 我实测是这个样子,所以这段程序要改成*
u8 ReadBuf[2048]; // 缓存，1024 , 每次更新 1024, 改成 2048
// 擦除并写入内部 Flash
if(FLASH_ErasePage(WriteAddr) == FLASH_COMPLETE) // 擦除并写入
{
p = (uint32_t*)ReadBuf;
for(j=0; j<512; j++) // 256 改成 512
{
FLASH_ProgramWord(WriteAddr,*p++); // 每次写入 32 bit
WriteAddr += 4;
}
Addr += 2048; // 1024 改成 2048
}
*/
void Updata_New_Program(void)
{
unsigned int i,j;
uint32_t ADD_CheckSum = 0;
unsigned int XOR_CheckSum = 0;
unsigned int Addr;
unsigned int WriteAddr;
uint32_t *p;
FLASH_Unlock(); // MCU 内部 Flash 擦写解除锁定
Addr = NEW_PROG_ADDR;
WriteAddr = STARTADDR;
Prog_Status_Flag.New_Prog_ADD_CheckSum = 0;
Prog_Status_Flag.New_Prog_XOR_CheckSum = 0;
JumpAddress = STARTADDR;
for(i=0; i<496/2; i++) // 496 K,每次擦2k写2k
{
SPI_FLASH_BufferRead(ReadBuf,Addr,1024*2); // 从外部 Flash 读取程序
for(j=0; j<1024*2; j++) // 2k
{
if((ReadBuf[j] != 0xFF)&&(ReadBuf[j] != 0x00))
{
ADD_CheckSum += ReadBuf[j];
XOR_CheckSum ^= ReadBuf[j];
}
}
// 擦除并写入内部 Flash
if(FLASH_ErasePage(WriteAddr) == FLASH_COMPLETE) // 擦除并写入
{
p = (uint32_t*)ReadBuf;
for(j=0; j<512; j++)
{
FLASH_ProgramWord(WriteAddr,*p++); // 每次写入 32 bit
WriteAddr += 4;
}
Addr += 2048;
}
else
{
// 显示屏显示提示 Flash Error
}
}
// 校验写入的程序
for(i=0;i<496/2;i++) // 496k
{
for(j=0;j<2048;j++) // 2k
{
ReadBuf[j] = *(__IO uint8_t*)JumpAddress++;
// 如果是 0x00,或者是 0xFF
if((ReadBuf[j] != 0xFF)&&(ReadBuf[j] != 0x00))
{
// 计算校验和
Prog_Status_Flag.New_Prog_ADD_CheckSum += ReadBuf[j];
// 计算异或校验
Prog_Status_Flag.New_Prog_XOR_CheckSum ^= ReadBuf[j];
}
}
}
#ifdef PROG_VERIFY
// 判断是否相同
if((Prog_Status_Flag.New_Prog_ADD_CheckSum == ADD_CheckSum)
&&(Prog_Status_Flag.New_Prog_XOR_CheckSum == XOR_CheckSum))
{
// 程序更新成功
Prog_Status_Flag.Update_Flag = 0x00;//更新标志清0
// 将校验码写入外部 Flash PROG_FLAG_ADDR 开始的地址中
SPI_FLASH_SectorErase(PROG_FLAG_ADDR);//擦一个扇区4k,写之前一定要擦
SPI_FLASH_BufferWrite(&Prog_Status_Flag.Backup_Flag,PROG_FLAG_ADDR,sizeof(struct _Prog_Status_Flag));
}
#endif
}
//跳转到应用程序段,appxaddr:用户代码起始地址.
void Load_App(u32 appxaddr)
{
// 跳转到用户程序
if (((*(__IO uint32_t*)appxaddr) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
{
/* Jump to user application */
JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (appxaddr + 4);
Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;
/* Initialize user application's Stack Pointer */
/*后加*/
__set_BASEPRI((0xFFU >> 2));//关闭全局中断
NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH,(appxaddr-0X08000000));//设置中断向量表偏移量
__set_BASEPRI(0);//打开全局中断
/**/
__set_MSP(*(__IO uint32_t*) appxaddr);
Jump_To_Application();
}
}
app_update.h
#ifndef __APP_UPDATE_H
#define __APP_UPDATE_H
#include "stm32f10x.h"
// 定义几个常量
// 外部 SPI Flash 地址,我使用的是 8M 外部 Flash,
// 所以空间很大，分了三块出来,每块 1M 的空间
#define NEW_PROG_ADDR (0x000000) // 新程序存放的地址
#define OLD_PROG_ADDR (0x100000) // 旧程序存放的地址
#define PROG_FLAG_ADDR (0x200000) // 程序标志位
#define STARTADDR 0x08004000 // 用户程序地址
#define PROG_VERIFY // 程序是否需要校验，取消 xPROG_VERIFY 的 x 就可以添加校验功能
// 程序更新标志位
struct _Prog_Status_Flag
{
u8 Backup_Flag; // 程序是否已经备份
u32 Old_Prog_ADD_CheckSum; // 备份程序(旧程序)校验和
u8 Old_Prog_XOR_CheckSum; // 备份程序(旧程序)异或校验
u32 New_Prog_ADD_CheckSum; // 要更新的程序(新程序)校验和
u8 New_Prog_XOR_CheckSum; // 要更新的程序(新程序)异或校验
u8 Update_Flag; // 更新标志位，有更新这个值为0x55,更新完成校验后清0
};
extern struct _Prog_Status_Flag Prog_Status_Flag;
extern void Backup_Current_Program(void);
extern void Updata_New_Program(void);
extern void Load_App(u32 appxaddr);
#endif
2.Application
因为手里没有写关于串口接收这部分程序，这里先将应用程序复制到外部flash第一块（0x000000-0x100000）中做测试的升级程序，后期有项目再修改。
app程序中进行中断向量偏移:
DownloadCodeToOutFlash.c
/**
******************************************************************************
* @file DownloadCodeToOutFlash.c
* @author
******************************************************************************
*/
#include "DownloadCodeToOutFlash.h"
#include "./flash/bsp_spi_flash.h"
struct _Prog_Status_Flag Prog_Status_Flag;
uint32_t JumpAddress; // 跳转地址
u8 ReadBuf[2048]; // 缓存，2048 , 每次更新 2048 2k
// 将当前程序下载到外部flash的第一部分
void Download_Current_Program(void)
{
unsigned int i,j;
uint32_t ADD_CheckSum = 0;
unsigned int XOR_CheckSum = 0;
unsigned int Addr;
JumpAddress = STARTADDR; // 当前程序的地址,正常情况应该取串口接收的程序数据头地址
Prog_Status_Flag.New_Prog_ADD_CheckSum = 0;
Prog_Status_Flag.New_Prog_XOR_CheckSum = 0;
// 开始下载当前程序到外部flash，正常情况是将从串口来的数据程序下载到外部flash
Addr = NEW_PROG_ADDR; // 要下载到外部 Flash 的地址
/* 擦除将要写入的 SPI FLASH 扇区，FLASH写入前要先擦除 这里擦除496k，即一个扇区496/4，擦除的最小单位是扇区*/
for(int m=0;m<496/4;m++)
{
SPI_FLASH_SectorErase(NEW_PROG_ADDR+m*4096);
}
for(i=0;i<496/2;i++) // // 使用的是 STM32F103VET6,内部 Flash 是 512K,4K用来做 Bootload,所以只有 496K
{
for(j=0;j<2048;j++) // 每次更新 2K
{
ReadBuf[j] = *(__IO uint8_t*)JumpAddress++;
// 如果是 0x00,或者是 0xFF
if((ReadBuf[j] != 0xFF)&&(ReadBuf[j] != 0x00))
{
// 计算校验和
Prog_Status_Flag.New_Prog_ADD_CheckSum += ReadBuf[j];
// 计算异或校验
Prog_Status_Flag.New_Prog_XOR_CheckSum ^= ReadBuf[j];
}
}
// 写入到外部 Flash 中
SPI_FLASH_BufferWrite(ReadBuf,Addr,2048);
Addr += 2048;
}
// 校验程序
Addr = NEW_PROG_ADDR;
for(i=0; i<496/2; i++)//
{
// 从 Flash 中读取程序
SPI_FLASH_BufferRead(ReadBuf,Addr,2048);
for(j=0; j<2048; j++)
{
// 计算校验码
if((ReadBuf[j] != 0xFF)&&(ReadBuf[j] != 0x00))
{
ADD_CheckSum += ReadBuf[j];
XOR_CheckSum ^= ReadBuf[j];
}
}
Addr += 2048;
}
#ifdef PROG_VERIFY
// 判断程序是否相同
if((Prog_Status_Flag.New_Prog_ADD_CheckSum == ADD_CheckSum)
&&(Prog_Status_Flag.New_Prog_XOR_CheckSum == XOR_CheckSum))
{
// 下载当前（更新的）程序到外部flash第一部分成功
Prog_Status_Flag.Update_Flag = 0x55;
// 将校验码写入外部 Flash PROG_FLAG_ADDR 开始的地址中
SPI_FLASH_SectorErase(PROG_FLAG_ADDR);//擦一个扇区4k,写之前一定要擦
SPI_FLASH_BufferWrite(&Prog_Status_Flag.Backup_Flag,PROG_FLAG_ADDR,sizeof(struct _Prog_Status_Flag));
}
#endif
NVIC_SystemReset(); // 复位
}
DownloadCodeToOutFlash.h
#ifndef __DownloadCodeToFlash_H
#define __DownloadCodeToFlash_H
#include "stm32f10x.h"
// 定义几个常量
// 外部 SPI Flash 地址,我使用的是 8M 外部 Flash,
// 所以空间很大，分了三块出来,每块 1M 的空间
#define NEW_PROG_ADDR (0x000000) // 新程序存放的地址
#define OLD_PROG_ADDR (0x100000) // 旧程序存放的地址
#define PROG_FLAG_ADDR (0x200000) // 程序标志位
#define STARTADDR 0x08004000 // 用户程序地址
#define PROG_VERIFY // 程序是否需要校验，取消 xPROG_VERIFY 的 x 就可以添加校验功能
// 程序更新标志位
struct _Prog_Status_Flag
{
u8 Backup_Flag; // 程序是否已经备份
u32 Old_Prog_ADD_CheckSum; // 备份程序(旧程序)校验和
u8 Old_Prog_XOR_CheckSum; // 备份程序(旧程序)异或校验
u32 New_Prog_ADD_CheckSum; // 要更新的程序(新程序)校验和
u8 New_Prog_XOR_CheckSum; // 要更新的程序(新程序)异或校验
u8 Update_Flag; // 更新标志位，有更新这个值为0x55,更新完成校验后清0
};
extern struct _Prog_Status_Flag Prog_Status_Flag;
extern void Download_Current_Program(void);
#endif