SD卡升级——SDIO IAP实验

    在嵌入式项目中，经常会用到SD卡升级这一方式来进行产品的软件升级。刚好最近做的项目也需要这一功能，由于之前未接触过IAP开发，刚好在这个时候可以学习一下，于是先到各大网站去搜索相关资料，两天下来，基本对于IAP的概念和编程步骤有了大致的了解。本人手里有块正点原子的开发板，前期的实验都是在这块开发板上实现的。在实现了SD卡IAP功能以后，立马将工程移植到项目中去，很快就把这个功能添加进去了，甚是高兴，对于以前的SD卡升级功能也不再那么神秘了。

    本人是先看正点原子的超级战舰手册，先看的《第三十九章 FLASH模拟EEPROM实验》，了解了STM32片内FLASH编程的步骤，然后再看的《第五十三章 串口IAP实验》，学习IAP编程的思想，最后到阿莫电子论坛上搜索相关的资料，最终完成了SD卡IAP编程的学习，并解决了实际问题。

    学习总结：

    1.STM32片内FLASH编程步骤4步曲：解锁、擦除、编程、上锁；

    2.设置IAP程序在FLASH的起始地址，设置用户程序的起始地址为IAP后面的地址，并修改ROM空间大小；

    3.在用户程序中，设置中断向量偏移地址为用户程序的起始地址；

    4.STM32大容量存储器的页大小为2K，起初总以为是512字节；

    5.页擦除的时候，所有的页地址都是实际的字节地址，而并非常说的“第几页第几页”中的页编号；

    6.页擦除的时候，如果指定的页地址没有和页边界对齐的话，擦除操作仍然有效，只是擦除的范围是指定地址所在的整页大小；

    原子哥的IAP实验是基于串口的，由于串口的数据发送是不可调的，只能一次性将整个用户程序的BIN文件发送给bootloader，而且bootloader是将接收到的用户文件暂存在片内SRAM的，这就限值了用户程序的大小，不能大于SRAM的大小64K。而SD卡设计则不受用户程序大小限值，只要FLASH装得下就行。由于原子哥的代码很多都是寄存器版本的，而文件系统又是他自己独门的FAT32驱动，再加上他的开发板SD卡例程都基于SPI驱动的（只有一个扩展例程是SDIO的），而我的项目时间比较急，要求用最高的效率完成这项功能，于是就产生了以ST官方库函数为主导，以网上开源文件系统Fatfs作为SD卡文件系统驱动，以SDIO4位总线的DMA访问模式为SD卡驱动这样一个方案，一切都只为了开发的效率，同时，也将源代码与大家分享，相信也有很多人使用这样一种方案的。

    本工程试验平台：

    1.硬件：正点原子超级战舰开发板，由于购买时配套的3.5寸触摸屏，对于3.5以下的屏为测试过，但应该没问题，因为LCD驱动用的还是原子哥的驱动，是兼容2.4到3.5的。SanDisk 1G SD卡， MicroSD 2G。注意：要使用超级战舰开发板上的SDIO功能，必须将开发板上的P10跳线帽接到P11上，因为原子的SD卡驱动默认使用SPI接口的，所以这里必须要设置！

    2.软件：ST官方库V3.0的，比较老了。

   FatFs文件系统，注意：本人在ff.h配置中将宏_FS_READONLY配置为1，即只生成读操作的代码，不编译写操作的代码，目的是为了减小   bootloader的代码量，包括原子哥的LCD.C中的代码也删减了很多。

    下面就将主要的源代码贴出，供大家参考。

/*****************************************************************************************************
文件名  ：main.c

文件描述：程序执行的主要文件，不用说也明白

创建人  ：何小龙
		  博客：http://blog.csdn.net/hexiaolong2009

创建时间：2012.05.16

更改历史：2012.05.29

*****************************************************************************************************/
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "LED.h"
#include "diskio.h"
#include "ff.h"
#include "lcd.h"

#define FLASH_APP_ADDR		0x08010000  	//第一个应用程序起始地址(存放在FLASH)
#define STM_PAGE_SIZE		2048			//注意：STM32F103ZET6的FLASH页大小为2K



//****************************************************************************************************
//全局变量声明
FATFS Fs;
FIL file;     
BYTE buffer[STM_PAGE_SIZE]; 
FRESULT res;        
UINT br;        

typedef  void (*fun)(void);				//定义一个函数类型的参数.   
fun AppStart; 

/*****************************************************************************************************
函数名  ：Jump2App

功    能：从Bootloader跳转到用户APP程序地址空间

入口参数：Addr，用户APP的起始执行地址

出口参数：无

返回值  ：无
*****************************************************************************************************/
void Jump2App(u32 Addr)
{
	if(((*(vu32*)Addr)&0x2FFE0000) == 0x20000000)	//检查栈顶地址是否合法.
	{ 
		AppStart = (fun)(*(vu32*)(Addr+4));			//用户代码区第二个字为程序开始地址(复位地址)		
		AppStart();									//跳转到APP.
	}
}		 


/*****************************************************************************************************
函数名  ：FirmwareUpdate

功    能：固件升级函数

入口参数：无

出口参数：无

返回值  ：无
*****************************************************************************************************/
void FirmwareUpdate(void)
{
int PageOffest = 0;		//页偏移，从APP的基地址到当前页起始位置的字节总数
int ByteOffest;			//当前页内的字节偏移，从当前操作页的起始位置到正在写入位置的字节偏移
int a, b;
u8 i = 0;

	/*首先初始化SD卡*/
	if(0 != disk_initialize(0))	return;

	/*接着挂载文件系统对象*/
	f_mount(0, &Fs);

	/*查找是否存在要升级的BIN文件*/
	res = f_open(&file, "RTC.bin", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ);
	if(FR_OK != res) return;

	/*绘制进度条边框*/
	LCD_DrawRectangle(50, 225, 250, 255);

	/*初始化临时变量*/
	a = file.fsize / 100;  //100表示将进度条平均分成100份，由于进度条长度为200个像素，所以1份占用2个像素
	a &= 0xfffffffe;	   //将文件平均分成100份，所以a表示一份文件所占的字节数，为确保该字节数为偶数，故做此转换
	b = 0;				   //b表示当前已经更新了多少字节

	/*执行主要的IAP功能*/
	while(1)
	{
		/*每次读取一个页的数据到内存缓冲区，注意：STM32F103ZE的页大小为2K*/
	    res = f_read(&file, buffer, STM_PAGE_SIZE, &br);
	    if (res || br == 0) break;   

		/*然后就是永恒的4步骤：解锁、擦除、更新、上锁*/
		FLASH_Unlock();
		FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_PGERR | FLASH_FLAG_WRPRTERR);
		FLASH_ErasePage(FLASH_APP_ADDR + PageOffest);
		for(ByteOffest = 0; ByteOffest < STM_PAGE_SIZE; ByteOffest += 2)
		{
			/*更新FLASH，注意当前操作的实际位置：APP基地址FLASH_APP_ADDR+页偏移字节PageOffest+当前页内的字节偏移ByteOffest*/
			FLASH_ProgramHalfWord(FLASH_APP_ADDR + PageOffest + ByteOffest, *(u16*)(buffer + ByteOffest));
			
			b += 2;

			/*更新显示进度条，(b % a == 0)的目的是确保当前正好写完1份文件*/
			if(b % a == 0)
			{
				LCD_Fill(50, 225, 50 + 2 * (b / a), 255, 0x7e0); //(b / a)表示已经写了几份文件
			}
		} 
		FLASH_Lock();
		PageOffest += STM_PAGE_SIZE;

		/*每更新完1页，让LED状态翻转一次*/
		i = !i;
		if(i)
			GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
		else
			GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
	}

	/*关闭文件，卸载文件系统*/
	f_close(&file);
	f_mount(0, 0);
}


/*****************************************************************************************************
函数名  ：main

功    能：主程序入口函数

入口参数：无

出口参数：无

返回值  ：int
*****************************************************************************************************/
int main(void)
{
	SystemInit();
	delay_init(72);
	LED_Init();
	LCD_Init();
	FirmwareUpdate();
	Jump2App(FLASH_APP_ADDR);
	while(1);
}

工程源码下载：点击打开链接   

 

     还要注意的地方：用户程序是放在FLASH地址0x08010000的位置的，而且该代码只识别SD卡根目录下的RTC.bin文件，如果要更改文件名，则只需将FirmwareUpdate函数中的“RTC.bin”文件改成你要升级的文件即可。

    以下是运行效果图：

    

    

希望对你能有所帮助。