单片机IAP固件升级分几步？（Qt上位机）

更新

0924，一些潜在的bug解决方案

前言

这周一直想做一个IAP固件升级的上位机，然后把升级流程全都搞懂。

我用的单片机型号是STM32F103VET6，FLASH容量是512K，FLASH单页是2K。

有纰漏请指出，转载请说明。

学习交流请发邮件 [email protected]

IAP原理

IAP的原理我就不多赘述了，这里贴上几位大佬的文章

STM32CubeIDE IAP原理讲解，及UART双APP交替升级IAP实现-CSDN博客

STM32 IAP升级固件 + 上位机 例程 | 码农家园

IAR环境下STM32+IAP方案的实现

之前做过IAP，也讲解了一些存在的问题，参考之前我写的博客

单片机IAP升级的一些问题与经验_iap更新_TianYaKe-天涯客的博客-CSDN博客

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0923初版

Qt读取二进制文件

读取二进制文件，将内容放在binRawData里

void MainWindow::readFw()
{
    QFileDialog dlg(this);
    QString fileName = dlg.getOpenFileName(this, tr("Open"), "./", tr("Bin File(*.bin)"));
    if( fileName == "" )
    {
        return;
    }

    QFile file(fileName);
    QFileInfo fileInfo(fileName);
    fwFileLen = fileInfo.size();
    fwPackNum = fwFileLen/fwPackLength + 1;

    if(file.open(QIODevice::ReadOnly))
    {
        binRawData = file.readAll();
        ui->lineEdit_fwUpdateFile->setText(fileName);
        ui->textEdit_fwUpdateFile->append(binRawData.toHex());
        file.close();
        ui->pushButton_startFwUpdate->setEnabled(true);
        ui->pushButton_stopFwUpdate->setEnabled(false);
    }
    else
    {
        QMessageBox::warning(this, tr("Error"), tr("Fail to open file!"));
    }
}

将binRawData拆包，并调用串口发送

connect(fwUpdateTimer,&QTimer::timeout,[=](){
        if(fwUpdateState == 1)
        {
            QByteArray fwSendBuff = binRawData.mid(fwPackIndex*fwPackLength+1,fwPackLength);
            fwPackIndex++;
            serialPort->write(fwSendBuff);
            if(fwPackIndex>fwPackNum)
            {
                fwUpdateTimer->stop();
                fwUpdateState = 3;
            }
        }
    });

加上固件传输的协议

发送开始指令，发送固件包大小

void MainWindow::startFwUpdate()
{
    ui->pushButton_startFwUpdate->setEnabled(false);
    ui->pushButton_stopFwUpdate->setEnabled(true);
    fwUpdateState = fwStart;

    QByteArray startCmd;
    uchar startCmd1 = 0xAB;
    uchar startCmd2 = 0xf0;
    startCmd = loadTxMsg(startCmd1, startCmd2, &startCmd);
    serialPort->write(startCmd);
    delay_ms(1000);


    uchar cmd1 = 0xAB;
    uchar cmd2 = 0xf1;
    uchar uData[2];
    uint16_t u16FwPackNum = fwPackNum;
    *(uint16_t *)&uData[0] = *(uint16_t *)&u16FwPackNum;
    QByteArray  txFwData;
    txFwData.append(uData[0]);
    txFwData.append(uData[1]);
    txFwData = loadTxMsg(cmd1, cmd2, &txFwData);
    serialPort->write(txFwData);

    fwUpdateTimer->start(100);
}

通过定时器逐帧传输，传输结束后发送结束信号

connect(fwUpdateTimer,&QTimer::timeout,[=](){

        if(fwUpdateState == fwStart)
        {
            QByteArray fwSendBuff = binRawData.mid(fwPackIndex*fwPackLength,fwPackLength);
            fwSendBuff.insert(0,fwSendBuff.length());
            QByteArray fwSendProtocolBuff = loadFwPackData(&fwSendBuff);
            serialPort->write(fwSendProtocolBuff);

            fwPackIndex++;
            QString fwDataString = ByteArrayToHexString(fwSendProtocolBuff).toLatin1();
            ui->textEdit_fwInfo->clear();
            ui->textEdit_fwInfo->setWordWrapMode(QTextOption::WordWrap);
            ui->textEdit_fwInfo->insertPlainText(QString("["));
            ui->textEdit_fwInfo->insertPlainText(QString::number(fwPackIndex));
            ui->textEdit_fwInfo->insertPlainText(QString("]  "));
            ui->textEdit_fwInfo->insertPlainText(fwDataString);
            if(fwPackIndex>=fwPackNum)
            {
                fwUpdateState = fwComplete;
                fwUpdateTimer->stop();
                QByteArray stopCmd;
                uchar stopCmd1 = 0xAB;
                uchar stopCmd2 = 0xf3;
                stopCmd = loadTxMsg(stopCmd1, stopCmd2, &stopCmd);
                serialPort->write(stopCmd);
            }
        }
    });

STM32代码部分

iap.h

#ifndef __IAP_H
#define __IAP_H

#include "includes.h"

#define __APP_START_ADDR	0x08010000U
#define __APP_SIZE			0x10000U

typedef enum 
{
	IAP_START,
	IAP_TRANFER,
	IAP_COMPLETE,
} IAP_Status;

typedef struct
{
	u8	u8Length;		// 当前接受到数据帧的帧长
	u8	u8Data[64];		// 当前接受到的数据
} RcvFrame_S;

typedef struct 
{
	IAP_Status state;		// ipa升级当前状态
	RcvFrame_S stRcvFrame;	// 接受到的数据
	u16	u16FwFrameNum;		// 固件数据帧总量
	u16 u16FwFrameIndex;	// 固件数据帧偏移
	u32 u32WriteAddrIndex;	// 写地址偏移
} IAP_S;

extern IAP_S stIap;
void IapRcvDataProc(u8 *MsgData);
typedef void (*Application)(void);
void JumpToApplication(void);
#endif //__IAP_H

iap.c

#include "includes.h"

IAP_S stIap;

void IapRcvDataProc(u8 *MsgData)
{
	u8 cmd = MsgData[3];
	u8 i = 0;
	switch(cmd)
	{
		case 0xF1:
			EraseFwSpace(__APP_START_ADDR,__APP_SIZE/__FLASH_PAGE_SIZE);
			memcpy(&stIap.u16FwFrameNum, &MsgData[4], 2);
			break;
		case 0xF2:
			stIap.u16FwFrameIndex++;
			stIap.stRcvFrame.u8Length = MsgData[6];	
			memcpy(&stIap.stRcvFrame.u8Data, &MsgData[7], stIap.stRcvFrame.u8Length);
			for(i = 0; i < stIap.stRcvFrame.u8Length; i += 4)  //一次写入是4个字节
            {
				FlashWriteWord(__APP_START_ADDR+stIap.u32WriteAddrIndex, *(u32 *)&stIap.stRcvFrame.u8Data[i]);
				stIap.u32WriteAddrIndex += 4; //写入的地址加4
			}			
			break;
		case 0xF3:
			JumpToApplication();
	}
	
}

void JumpToApplication(void)
{	
	Application application;
	__set_FAULTMASK (1);
	application = (Application)(*(__IO u32*)(__APP_START_ADDR+4));
	__set_MSP(*(__IO u32*)(__APP_START_ADDR));
	SCB->VTOR = __APP_START_ADDR;
	application();	
}

视频演示

IAP固件升级（Qt上位机）最初版0923_哔哩哔哩_bilibili

IAP固件升级（Qt上位机）最初版0923

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0924更新

之前的演示，终于能把新固件下载到单片机，并在单片机上面跑新固件。

可是有很多问题待解决

1.上位机怎么知道单片机接收到了正确的数据？

2.如果单片机接收的固件大于APP空间，该怎么处理？

3.升级过程，如果数据传输的通路断掉了（单片机挂了，上位机崩溃了，连接断开了），该怎么处理？

4.进入APP程序，发现不产生中断了？

5.如果待传输的新固件与当前的固件是同一个版本，还有必要传输吗？

6.之前的演示只能跑新固件，但是没有预留升级的接口，如何在APP写一份接口，支持可重复升级？

7.上位机怎么知道单片机固件升级结束？

待我一一道来

1.上位机怎么知道单片机接收到了正确的数据？

这个问题可难可简，最常见的是加校验，之前已经做了串口数据帧的校验，基本上是不会出错了。但如果要保证数据传输的准确性，还需要加一种校验，可以是CRC32、奇偶校验。如果还要进一步保证整个固件的准确性，需要再加一个文件校验可以是 MD5、SHA1等等。

这部分的工作由网上各位大神来做，我这里只提一嘴。

[CRC校验]手算与直观演示_哔哩哔哩_bilibili

MD5为何不再安全_哔哩哔哩_bilibili

2.如果单片机接收的固件大于APP空间，该怎么处理？

这种要看情况，如果只是用户给APP分配过小，可以考虑增大APP空间；如果是有两个APP代码，可以考虑空间合并，只跑一份APP。

3.升级过程，如果数据传输的通路断掉了（单片机挂了，上位机崩溃了，连接断开了），该怎么处理？

参考我之前写的博客

单片机IAP升级的一些问题与经验_iap更新_TianYaKe-天涯客的博客-CSDN博客

4.进入APP程序，发现不产生中断了？

需要设置中断向量表

stm32从bootloader跳转到app不进中断问题分析_bootloader不进中断_桉恺的博客-CSDN博客

Stm32 bootloader 与APP 跳转的方式和问题点。_stm32f030app里跳转boot实现烧录_JamesZhang88的博客-CSDN博客

5.待传输的新固件与当前的固件是同一个版本，还有必要传输吗？

首先这个问题很容易回答，没必要，但这不是关键。

这里有几个问题，

怎么知道新老固件的版本号？

版本号如何比对？

如何在传输过程中附带版本号信息？

我的解决办法是，在固件传输前，也就是上位机给单片机发开始传输的起始信号时，附带上版本号信息。然后单片机接受到后，跟存放在用户FLASH空间的版本号进行比对。

6.如何在APP写一份接口，支持可重复升级？

最简单的办法是，APP只做固件版本号判断和跳转到IAP的升级接口。

7.上位机怎么知道单片机固件升级结束？

最保险的办法是，在IAP跳转到APP后，由APP发送升级结束的信号。

不然可能出现IAP全部接收到固件，但是出现跳转失败的情况。

IAP固件升级，Qt上位机，支持重复升级、故障再升级_哔哩哔哩_bilibili

IAP固件升级，Qt上位机，支持重复升级、故障再升级