做嵌入式開發(fā)的朋友都應(yīng)該遇到過這種情況產(chǎn)品已經(jīng)在客戶那邊跑了大半年突然發(fā)現(xiàn)一個(gè)邏輯Bug或者客戶提了新需求要改功能。這時(shí)候最頭疼的不是改代碼本身而是怎么把手里的新固件刷到設(shè)備里去。拆機(jī)、接燒錄器、連線、下載一套流程下來費(fèi)時(shí)費(fèi)力不說遇到封裝比較小或者打了膠的板子簡(jiǎn)直想砸東西。我最早做STM32F103C8T6項(xiàng)目的時(shí)候也被這個(gè)問題卡了很久后來把官方bootloader配合串口做IAP升級(jí)這套玩法徹底摸透了才算是真正解脫出來。所謂官方bootloader就是STM32芯片出廠時(shí)在系統(tǒng)存儲(chǔ)器System Memory里固化的一段引導(dǎo)程序用戶既不能修改也不能擦除。它的作用很單純通過串口、CAN或USB等接口把用戶代碼直接寫入芯片內(nèi)部的Flash。對(duì)于STM32F103C8T6這顆芯片來說最常用的就是USART1串口下載方式。我們不需要額外寫任何引導(dǎo)代碼只需要把BOOT0引腳拉高讓芯片上電后從系統(tǒng)存儲(chǔ)器啟動(dòng)再用PC端的下載工具把編譯好的HEX文件通過串口發(fā)過去就能完成固件更新。對(duì)開發(fā)階段快速調(diào)板、小批量產(chǎn)線刷機(jī)、售后遠(yuǎn)程協(xié)助升級(jí)來說這套方案性價(jià)比極高硬件成本就是幾塊錢的USB轉(zhuǎn)TTL模塊軟件工具則完全免費(fèi)。這篇文章適合誰看如果你是剛接觸STM32的小白想搞明白怎么不借助ST-Link也能給板子燒程序或者你已經(jīng)在做產(chǎn)品正在糾結(jié)如何設(shè)計(jì)可靠的固件升級(jí)方案這篇文章都能提供一個(gè)直接可落地的參考。我會(huì)把原理、接線、工具配置、操作步驟、中斷向量表重映射這些關(guān)鍵細(xì)節(jié)一次講透也會(huì)把那些資料里很少寫、但實(shí)際開發(fā)中一定會(huì)踩的坑全部翻出來。1. 先搞懂原理為什么BOOT0拉高就能下載程序1.1 三種啟動(dòng)模式與官方bootloader的定位STM32F103系列芯片上電后CPU會(huì)從哪個(gè)地址開始取指是由BOOT0和BOOT1兩個(gè)引腳的電平狀態(tài)決定的。具體映射關(guān)系如下表所示BOOT0BOOT1啟動(dòng)區(qū)域說明0任意主Flash正常運(yùn)行用戶程序也就是我們平時(shí)的工作模式10系統(tǒng)存儲(chǔ)器運(yùn)行出廠固化的bootloader用于串口下載程序11SRAM調(diào)試用程序在RAM中運(yùn)行掉電即失很多人第一次看到這張表會(huì)有點(diǎn)懵其實(shí)理解起來很簡(jiǎn)單芯片上電后第一件事就是去讀取0x00000000地址處的初始棧指針以及0x00000004地址處的復(fù)位向量然后跳過去執(zhí)行代碼。這三種啟動(dòng)模式本質(zhì)上是把不同的物理存儲(chǔ)區(qū)域映射到了0x00000000這個(gè)地址上。當(dāng)BOOT01、BOOT10時(shí)0x00000000映射到System Memory也就是那一段出廠固化的指令區(qū)。注意這里有個(gè)關(guān)鍵細(xì)節(jié)STM32F103C8T6的引腳上那個(gè)BOOT1其實(shí)是PB2引腳在芯片內(nèi)部已經(jīng)下拉所以很多時(shí)候我們只控制BOOT0一個(gè)引腳就夠了。1.2 官方bootloader到底做了什么當(dāng)芯片從系統(tǒng)存儲(chǔ)器啟動(dòng)后CPU執(zhí)行的是ST出廠時(shí)寫好的引導(dǎo)程序。這段程序會(huì)初始化USART1PA9為TXPA10為RX等待PC端下載工具發(fā)送特定的命令幀。它以固定的通信協(xié)議接收數(shù)據(jù)將固件數(shù)據(jù)寫入用戶Flash區(qū)域并支持擦除、校驗(yàn)、讀保護(hù)設(shè)置等操作。整個(gè)過程完全由ROM里的代碼完成我們?cè)趹?yīng)用層不需要做任何干預(yù)。這里要順帶澄清一個(gè)概念。嚴(yán)格來說通過官方bootloader下載程序標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語叫ISPIn-System Programming在系統(tǒng)編程而在應(yīng)用運(yùn)行時(shí)跳轉(zhuǎn)到自研bootloader再更新固件的做法才叫IAPIn-Application Programming在應(yīng)用編程。但國內(nèi)嵌入式圈子里大家交流時(shí)經(jīng)?；煊眠@兩個(gè)詞既然標(biāo)題用了“IAP升級(jí)”我后面就順著這個(gè)叫法但心里要清楚門道。真正的IAP方案需要自己寫bootloader我在文章最后會(huì)展開講。1.3 為什么選擇官方bootloader而不是自研引導(dǎo)程序STM32F103C8T6的官方bootloader方案最大的優(yōu)勢(shì)就是零代碼成本。芯片內(nèi)置的引導(dǎo)程序經(jīng)過ST官方長(zhǎng)期驗(yàn)證穩(wěn)定性有保障不需要占用用戶Flash空間來存放bootloader整個(gè)64KB Flash全部可以留給應(yīng)用程序支持HEX文件直接下載不需要額外的格式轉(zhuǎn)換配合FlyMcu或STM32CubeProgrammer這類工具操作非常直觀。它適合的場(chǎng)景包括產(chǎn)品開發(fā)階段頻繁更新固件、小批量產(chǎn)線燒錄、現(xiàn)場(chǎng)售后通過串口升級(jí)等等。而自研bootloader的優(yōu)勢(shì)在于可控性更強(qiáng)可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用內(nèi)升級(jí)、加密校驗(yàn)、回滾機(jī)制等高級(jí)功能但它會(huì)占用Flash空間而且一旦bootloader本身有Bug設(shè)備變磚的風(fēng)險(xiǎn)也比較大。官方bootloader方案作為第一步能讓我們用最少的成本跑通整個(gè)升級(jí)鏈路理解原理之后再去設(shè)計(jì)自研方案就有了一個(gè)非常扎實(shí)的基礎(chǔ)。2. 動(dòng)手前的準(zhǔn)備工作接線、跳線、工具鏈2.1 需要準(zhǔn)備哪些東西硬件方面最核心的就是一塊STM32F103C8T6最小系統(tǒng)板我試過市面上的Blue Pill開發(fā)板也可以用自己畫的板子。一個(gè)USB轉(zhuǎn)TTL模塊CH340或CP2102都可以注意模塊的IO電平必須是3.3V如果買到5V電平的模塊輕則通信異常重則燒芯片。還需要幾根杜邦線。軟件方面推薦準(zhǔn)備兩個(gè)工具FlyMcu和STM32CubeProgrammer。FlyMcu是國內(nèi)開發(fā)者做的老牌工具界面簡(jiǎn)潔一鍵下載的體驗(yàn)做得很順手STM32CubeProgrammer是ST官方出品的編程工具功能更全面支持HEX、BIN、ELF等多種格式后續(xù)做批量生產(chǎn)也用它。2.2 進(jìn)入系統(tǒng)存儲(chǔ)器模式的跳線設(shè)置拿最常見的Blue Pill開發(fā)板舉例板上有一個(gè)標(biāo)著BOOT0和BOOT1的跳線帽。要讓芯片進(jìn)入官方bootloader需要把BOOT0跳線撥到1位置高電平BOOT1跳線保持在0位置低電平。然后按一下復(fù)位鍵或者直接重新上電芯片就會(huì)運(yùn)行系統(tǒng)存儲(chǔ)器里的引導(dǎo)程序。這里有個(gè)經(jīng)驗(yàn)修改BOOT0跳線之后必須復(fù)位或者重新上電才會(huì)生效。如果你只是把跳線從0撥到1芯片仍然在跑舊程序很多新手就在這一步卡了很久。2.3 串口接線必須交叉連接官方bootloader使用USART1作為下載接口對(duì)應(yīng)引腳是PA9和PA10。USB轉(zhuǎn)TTL模塊和STM32之間需要交叉連接這一點(diǎn)極其重要電腦USB轉(zhuǎn)TTL模塊STM32F103C8T6TXDPA10USART1_RXRXDPA9USART1_TXGNDGND請(qǐng)注意GND必須共地否則通信波形不穩(wěn)定經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)能識(shí)別芯片但是下載中途失敗的情況。3.3V電源線可以接也可以不接如果開發(fā)板使用獨(dú)立供電就只接TXD、RXD和GND三根線如果使用USB轉(zhuǎn)TTL模塊直接給板子供電則把3.3V也接上。但務(wù)必確認(rèn)模塊的輸出電壓是3.3V且供電電流足夠否則在擦寫Flash這種電流較大的操作時(shí)電壓跌落會(huì)導(dǎo)致整片F(xiàn)lash數(shù)據(jù)損壞。3. 核心實(shí)操用FlyMcu完成一次完整固件下載3.1 第一步讓Keil生成HEX文件在寫下載步驟之前先說一個(gè)前置條件。默認(rèn)情況下Keil MDK編譯STM32工程只會(huì)生成AXF文件需要額外勾選一個(gè)選項(xiàng)才會(huì)生成HEX文件。操作路徑是Options for Target → Output選項(xiàng)卡 → 勾選Create HEX File。這個(gè)選項(xiàng)勾上之后每次編譯成功工程目錄下的Objects或Listings文件夾里就會(huì)多出一個(gè).hex文件FlyMcu下載時(shí)選它即可。如果你希望把APP放到偏移地址并在Flash開頭放一個(gè)跳轉(zhuǎn)引導(dǎo)程序那么還需要在Target選項(xiàng)卡里設(shè)置IROM1的起始地址和大小。舉例來說如果Flash總共64KB引導(dǎo)程序占16KBAPP就從0x08004000開始那么IROM1的Start設(shè)為0x08004000Size設(shè)為0xC000。這個(gè)設(shè)置直接決定了鏈接器生成的代碼地址一旦搞錯(cuò)下載成功也會(huì)跑飛。3.2 第二步FlyMcu的連接參數(shù)配置把USB轉(zhuǎn)TTL模塊插到電腦上打開設(shè)備管理器確認(rèn)串口號(hào)。然后打開FlyMcu左側(cè)區(qū)域進(jìn)行如下配置選擇串口就是剛才記錄的COM號(hào)波特率默認(rèn)115200即可如果下載線質(zhì)量好、環(huán)境穩(wěn)定可以改到460800提高速度勾選“校驗(yàn)”勾選“編程后執(zhí)行”下拉框里選擇“STM32F10x Low-density/Med-density”或者自動(dòng)檢測(cè)FlyMcu會(huì)自動(dòng)識(shí)別芯片型號(hào)。這個(gè)工具已經(jīng)多年不更新但對(duì)付F103系列完全夠用。關(guān)于“編程后執(zhí)行”這個(gè)選項(xiàng)需要特別解釋一下。它表示下載完成后由bootloader跳轉(zhuǎn)到0x08000000處執(zhí)行用戶程序。如果你的APP鏈接地址就是0x08000000勾選上之后燒完就能直接運(yùn)行省去手動(dòng)復(fù)位的步驟。但如果你的APP放在偏移地址而0x08000000處沒有有效的引導(dǎo)程序那么勾選這個(gè)選項(xiàng)沒有任何效果甚至可能跑飛。3.3 第三步一鍵下載流程FlyMcu最方便的一點(diǎn)是支持通過串口的DTR和RTS信號(hào)線自動(dòng)控制復(fù)位引腳和BOOT0引腳實(shí)現(xiàn)一鍵下載免去手動(dòng)跳線的麻煩。前提是你的硬件電路上做了USB轉(zhuǎn)TTL模塊的DTR/RTS到NRST/BOOT0的連接很多開發(fā)板在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)內(nèi)置了這個(gè)電路。界面上對(duì)應(yīng)的是“DTR的低電平復(fù)位RTS高電平進(jìn)BootLoader”這個(gè)復(fù)選框如果板子上有一鍵下載電路就勾上沒有就保持不勾選手動(dòng)操作BOOT0跳線。操作步驟在FlyMcu中點(diǎn)擊“...”按鈕選擇編譯生成的HEX文件確認(rèn)串口、波特率等參數(shù)無誤如果手動(dòng)跳線方式先確保BOOT01復(fù)位板子點(diǎn)擊“開始編程”觀察日志輸出窗口正常流程會(huì)依次顯示連接成功、芯片識(shí)別、整片擦除、寫入Flash、校驗(yàn)成功看到校驗(yàn)成功后把BOOT0跳回0按一下復(fù)位鍵程序開始運(yùn)行整個(gè)過程大概十幾秒比接ST-Link還快。實(shí)測(cè)下來115200波特率最穩(wěn)定460800雖然快但在某些CH340模塊或長(zhǎng)線上容易出現(xiàn)偶發(fā)校驗(yàn)失敗。3.4 備用方案STM32CubeProgrammer下載步驟如果你更喜歡用ST官方工具流程也非常直觀打開STM32CubeProgrammer在右上角選擇UART模式Port選擇對(duì)應(yīng)串口波特率設(shè)為115200確保BOOT01并復(fù)位板子點(diǎn)擊Connect按鈕連接成功后在左側(cè)編程區(qū)點(diǎn)擊Open file選擇HEX文件點(diǎn)擊Download按鈕開始下載下載完成后點(diǎn)擊DisconnectBOOT0跳回0復(fù)位運(yùn)行CubeProgrammer的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)ST芯片的支持最權(quán)威協(xié)議實(shí)現(xiàn)完全貼合官方bootloader幾乎不會(huì)出現(xiàn)兼容性問題。如果你用了FlyMcu怎么都連不上換個(gè)CubeProgrammer往往能解決問題。3.5 兩種部署方式全量覆蓋與分區(qū)引導(dǎo)使用官方bootloader下載時(shí)HEX文件里其實(shí)自帶了絕對(duì)地址信息。也就是說下載工具會(huì)按照HEX里記錄的目標(biāo)地址把數(shù)據(jù)寫到Flash的對(duì)應(yīng)位置。這就衍生出兩種不同的部署方式。第一種最簡(jiǎn)單APP鏈接地址就是0x08000000下載時(shí)直接覆蓋整個(gè)Flash。這種情況下不需要做中斷向量表重映射因?yàn)镃PU復(fù)位后從0x08000000取中斷向量本身就是APP自己的向量表完全匹配。對(duì)于不少Demo性項(xiàng)目、或者Flash只有64KB的小容量產(chǎn)品這種方式夠用。第二種是把Flash分成兩個(gè)區(qū)域0x08000000放一段跳轉(zhuǎn)引導(dǎo)程序偏移地址放真正的APP。兩次下載或者生成合并HEX就能讓設(shè)備啟動(dòng)時(shí)先執(zhí)行引導(dǎo)程序再由引導(dǎo)程序跳到APP。這種部署已經(jīng)接近真正的IAP架構(gòu)但牽扯到中斷向量表重映射的問題繞不開我單獨(dú)用一章講清楚。4. 繞不開的坑中斷向量表重映射4.1 APP偏移后為什么必須處理向量表Cortex-M3內(nèi)核的中斷機(jī)制決定了任何中斷響應(yīng)時(shí)CPU都會(huì)從一個(gè)固定的地址0x00000000讀取向量表。如果APP放在0x08008000這類偏移地址而0x00000000仍然映射到Flash首地址那么中斷來了以后CPU去0x08000000查向量表找到的是Flash開頭那一小段引導(dǎo)程序的數(shù)據(jù)根本不是APP的中斷服務(wù)函數(shù)地址自然就進(jìn)不了中斷函數(shù)表現(xiàn)就是程序一觸發(fā)中斷就死機(jī)、進(jìn)入HardFault或者干脆復(fù)位重啟。很多初學(xué)者把APP放到偏移地址后發(fā)現(xiàn)主循環(huán)跑得挺好一按按鍵或者一收串口數(shù)據(jù)就死機(jī)就是這個(gè)原因。4.2 一個(gè)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)STM32F103沒有VTOR寄存器Cortex-M3內(nèi)核定義了向量表偏移寄存器VTOR用來重設(shè)中斷向量表的位置但這是一個(gè)可選實(shí)現(xiàn)。很遺憾STM32F1系列出于成本考慮沒有集成VTOR寄存器所以不能像F4、F3那樣直接寫一個(gè)SCB-VTOR APP_ADDR就完事。網(wǎng)上很多教程拿F4的例子來教F103屬于典型的藥不對(duì)癥。F103的正確做法有兩種一種是把整個(gè)APP的中斷向量表復(fù)制到SRAM開頭然后把SRAM重映射到0x00000000地址另一種是保留Flash開頭一段空間通過跳轉(zhuǎn)和查表實(shí)現(xiàn)軟重定向。實(shí)際產(chǎn)品中第一種更簡(jiǎn)單可靠。4.3 標(biāo)準(zhǔn)的向量表重映射代碼實(shí)現(xiàn)下面是經(jīng)過驗(yàn)證的重映射函數(shù)在APP的main函數(shù)第一行調(diào)用#define APP_BASE_ADDR 0x08008000u // 根據(jù)實(shí)際偏移修改 #define VECTOR_NUM 96u // F103C8T6實(shí)際中斷向量數(shù)量約48個(gè)取96足夠 static void VectorTableRemap(void) { uint32_t i; uint32_t src APP_BASE_ADDR; uint32_t dst 0x20000000; // 1. 將APP向量表從Flash復(fù)制到SRAM起始地址 for (i 0; i VECTOR_NUM; i) { *(__IO uint32_t *)(dst (i 2)) *(__IO uint32_t *)(src (i 2)); } // 2. 設(shè)置SYSCFG_CFGR1的MEM_MODE位將SRAM映射到0x00000000 __DMB(); SYSCFG-CFGR1 | SYSCFG_CFGR1_MEM_MODE_0; __DSB(); __ISB(); }使用時(shí)要檢查一下你的APP工程里棧頂SP初始值也就是0x08008000地址前4字節(jié)的內(nèi)容它會(huì)被復(fù)制到SRAM的0x20000000處。程序啟動(dòng)時(shí)CPU已經(jīng)通過Flash讀取過一次棧指針此時(shí)棧區(qū)已經(jīng)初始化完成所以覆蓋SRAM開頭這384字節(jié)96個(gè)向量乘以4字節(jié)不會(huì)影響正在運(yùn)行的程序只要鏈接腳本里設(shè)置的棧頂?shù)刂凡辉?x20000000到0x20000180之間即可。以F103C8T6的20KB SRAM為例把棧頂設(shè)置在0x20005000附近向量表就穩(wěn)穩(wěn)地和棧區(qū)隔開了。4.4 一個(gè)更省事的方案把引導(dǎo)程序也做進(jìn)Flash向量表重映射確實(shí)容易出問題那有沒有更省事的方法有一種做法是把跳轉(zhuǎn)引導(dǎo)段做得更聰明一點(diǎn)Flash開頭不放簡(jiǎn)單的跳轉(zhuǎn)指令而是放一個(gè)“影子向量表”每個(gè)中斷向量都對(duì)應(yīng)一個(gè)跳轉(zhuǎn)指令跳轉(zhuǎn)到真正的APP中斷服務(wù)函數(shù)。這種方案能避免SRAM的開銷但代碼復(fù)雜度高而且每加一個(gè)中斷都要同步維護(hù)兩個(gè)表我實(shí)際用過一次就不再用了。對(duì)于絕大多數(shù)產(chǎn)品向量表重映射配合SRAM重映射是最合適的。5. 實(shí)戰(zhàn)排雷我遇到的7個(gè)典型故障5.1 串口連接失敗FlyMcu報(bào)“無法連接”這是出現(xiàn)頻率最高的問題。排查思路按順序來先確認(rèn)BOOT0確實(shí)撥到1且芯片已復(fù)位再確認(rèn)TXD/RXD接線是否交叉然后用萬用表量一下USB轉(zhuǎn)TTL模塊的TXD引腳是否有電平跳變最后檢查串口號(hào)是否被其他軟件占用以及波特率是否太高。還有一個(gè)容易被忽略的點(diǎn)官方bootloader的USART配置是8位數(shù)據(jù)、偶校驗(yàn)、1個(gè)停止位即8E1而普通串口助手的默認(rèn)配置往往是8N1。FlyMcu和CubeProgrammer會(huì)自動(dòng)協(xié)商這部分一般不用手動(dòng)管但如果你拿自己的串口調(diào)試工具發(fā)命令就要注意這個(gè)區(qū)別。5.2 能識(shí)別芯片但擦除或?qū)懭霑r(shí)報(bào)錯(cuò)這種情況大多是供電問題或線材太長(zhǎng)。擦寫Flash時(shí)芯片電流需求會(huì)突然增大如果USB轉(zhuǎn)TTL模塊的3.3V輸出能力不足電壓跌落就會(huì)導(dǎo)致寫入失敗。解決方法是改用獨(dú)立穩(wěn)壓供電把USB轉(zhuǎn)TTL模塊和STM32之間線長(zhǎng)控制在15cm以內(nèi)。另外飛線時(shí)杜邦線接觸不良也會(huì)有同樣表現(xiàn)我建議接線后先輕輕晃一晃確認(rèn)接觸牢靠。5.3 燒寫成功但按下復(fù)位沒反應(yīng)程序沒有跑起來。一般原因有三個(gè)一是下載的是偏移地址的APP但Flash開頭的0x08000000沒有引導(dǎo)程序二是Boot0跳線沒有撥回0芯片還在系統(tǒng)存儲(chǔ)器模式自然跑不了用戶程序三是KEIL里沒有勾選Create HEX File實(shí)際下載的是舊文件。5.4 APP能運(yùn)行但一進(jìn)中斷就死機(jī)這就是上一章講的問題APP放在偏移地址但沒有做中斷向量表重映射。解決辦法就是調(diào)用重映射函數(shù)并注意在跳轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)入APP之前關(guān)閉全局中斷在APP里重新初始化外設(shè)。5.5 下載完成后自動(dòng)執(zhí)行會(huì)死機(jī)手動(dòng)復(fù)位就正常FlyMcu的“編程后執(zhí)行”功能是通過設(shè)置PC指針直接跳轉(zhuǎn)到0x08000000實(shí)現(xiàn)的。如果你的APP在偏移地址而0x08000000沒有有效代碼勾選這個(gè)選項(xiàng)就會(huì)死機(jī)。遇到這個(gè)情況取消勾選“編程后執(zhí)行”燒完后手動(dòng)復(fù)位即可。5.6 使用了國產(chǎn)替代芯片下載失敗現(xiàn)在很多項(xiàng)目用GD32F103、APM32F103等國產(chǎn)替代芯片。這些芯片的系統(tǒng)存儲(chǔ)器bootloader設(shè)計(jì)大體兼容ST但通信時(shí)序和Flash操作細(xì)節(jié)可能有差異。遇到下載失敗優(yōu)先換STM32CubeProgrammer試試如果仍然失敗需要查閱對(duì)應(yīng)芯片手冊(cè)確認(rèn)USART1在boot模式下是否有特殊配置。我試過GD32F103C8T6用FlyMcu的STMCU自動(dòng)檢測(cè)模式偶爾失敗選對(duì)型號(hào)后正常。5.7 板子被寫保護(hù)無法擦除之前調(diào)試時(shí)用ST-Link給芯片設(shè)置了讀保護(hù)或者下載工具設(shè)置了選項(xiàng)字節(jié)再想用串口下載就會(huì)失敗。解決辦法是用FlyMcu的“解除讀保護(hù)”功能或使用STM32CubeProgrammer在Option Bytes頁面吧Read Out Protection設(shè)置為AA并Apply。執(zhí)行完這個(gè)操作后Flash會(huì)被整片擦除注意提前備份數(shù)據(jù)?，F(xiàn)象可能原因解決方案無法連接BOOT0未拉高、接線交叉錯(cuò)誤、串口被占用檢查跳線和接線換串口號(hào)寫入報(bào)錯(cuò)供電不足、線材過長(zhǎng)、接觸不良獨(dú)立供電縮短線材重插杜邦線運(yùn)行無反應(yīng)Flash開頭無引導(dǎo)、BOOT0未復(fù)位、HEX未生成檢查鏈接地址BOOT0跳回0勾選HEX中斷死機(jī)向量表未重映射增加重映射函數(shù)自動(dòng)執(zhí)行死機(jī)勾選了“編程后執(zhí)行”且Flash開頭無有效代碼取消勾選手動(dòng)復(fù)位寫保護(hù)無法擦除選項(xiàng)字節(jié)設(shè)置了讀保護(hù)解除讀保護(hù)注意會(huì)格式化Flash6. 進(jìn)階思考官方方案之外如何設(shè)計(jì)真正的IAP升級(jí)6.1 官方bootloader方案的邊界在哪里官方bootloader方案的局限其實(shí)很明顯。第一每次升級(jí)都需要人手去撥BOOT0跳線或者配合一鍵下載電路無法做到“設(shè)備在應(yīng)用運(yùn)行中自行升級(jí)”。第二官方bootloader通過串口接收數(shù)據(jù)時(shí)沒有加密和校驗(yàn)機(jī)制關(guān)鍵產(chǎn)品直接暴露在不安全環(huán)境中會(huì)引入風(fēng)險(xiǎn)。第三它不具備覆蓋保護(hù)機(jī)制升級(jí)斷電容易變磚。這些局限決定了它更適合開發(fā)調(diào)試和小批量維護(hù)而不是一個(gè)需要遠(yuǎn)程升級(jí)、高可靠性的量產(chǎn)產(chǎn)品方案。6.2 自研bootloader的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)如果要做真正意義上的IAP需要自己在Flash中實(shí)現(xiàn)一個(gè)輕量級(jí)引導(dǎo)程序并讓APP具備觸發(fā)跳轉(zhuǎn)的能力。標(biāo)準(zhǔn)分區(qū)方式如下0x08000000自研bootloader區(qū)存放串口/無線接收、Flash寫入、跳轉(zhuǎn)邏輯0x08008000APP區(qū)存放應(yīng)用功能代碼0x0800F000參數(shù)區(qū)存放升級(jí)標(biāo)志、版本號(hào)最后一次下載前校驗(yàn)成功后將升級(jí)標(biāo)志寫死APP啟動(dòng)后檢查是否需要跳轉(zhuǎn)bootloaderAPP接收完新固件后先校驗(yàn)固件完整性CRC或SHA256寫入升級(jí)標(biāo)志然后執(zhí)行系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位后bootloader檢查到升級(jí)標(biāo)志進(jìn)入固件接收模式接收完成后跳轉(zhuǎn)新APP。這樣整個(gè)升級(jí)觸發(fā)出自應(yīng)用本身操作流程變?yōu)樵O(shè)備端收到升級(jí)指令→APP下載固件→跳轉(zhuǎn)bootloader→bootloader校驗(yàn)后寫入Flash→運(yùn)行新APP。配合雙Bank方案還可以實(shí)現(xiàn)升級(jí)失敗自動(dòng)回滾可靠性遠(yuǎn)超官方方案。不過如果做遠(yuǎn)程升級(jí)串口方式就不夠用了需要給APP加網(wǎng)絡(luò)模塊或者無線透?jìng)髂K把固件數(shù)據(jù)通過網(wǎng)口/4G/WiFi接收下來這時(shí)候bootloader內(nèi)部的接收邏輯要改成通過共享內(nèi)存或串口從APP模塊獲取數(shù)據(jù)復(fù)雜度又上一個(gè)臺(tái)階。很多人把這套系統(tǒng)叫OTA升級(jí)本質(zhì)是IAP的傳輸通道擴(kuò)展。6.3 一些實(shí)際操作體會(huì)做自研bootloader時(shí)我踩過最深的坑是Flash扇區(qū)分配問題。STM32F103C8T6的每一個(gè)Flash扇區(qū)是1KB擦除必須按扇區(qū)來所以APP區(qū)起始地址必須對(duì)齊扇區(qū)邊界。如果APP區(qū)設(shè)為0x08008000這個(gè)地址除以0x400剛好是整數(shù)對(duì)齊沒問題如果設(shè)為0x08007000對(duì)齊就亂了寫擦除時(shí)很容易誤擦掉bootloader代碼直接變磚。有幾次我把bootloader的啟動(dòng)流程和Flash驅(qū)動(dòng)分開調(diào)試剛寫完驅(qū)動(dòng)測(cè)試時(shí)不小心把bootloader區(qū)也擦掉了只能上ST-Link救回來。另外一點(diǎn)固件傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)要帶幀序號(hào)和ACK機(jī)制。一開始我把固件分包發(fā)送但沒做ACK數(shù)據(jù)稍大就丟包升級(jí)成功率慘不忍睹。后來改成每一包都要應(yīng)答超時(shí)重發(fā)對(duì)端校驗(yàn)通過才發(fā)下一包成功率一下就上去了實(shí)測(cè)一次幾萬字節(jié)的大型固件傳輸基本是一包都不丟。寫在最后的一個(gè)小技巧最后分享一個(gè)我常用的升級(jí)流程閉環(huán)。無論是官方bootloader還是自研方案升級(jí)完成后一定要做一次版本校驗(yàn)并記錄到Flash參數(shù)區(qū)。對(duì)于官方bootloader方案下載工具自帶的校驗(yàn)功能能保證寫入數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性但保證不了寫入之后APP的邏輯是否完整所以建議在APP啟動(dòng)時(shí)讀一次自身Flash區(qū)域的版本號(hào)和固件CRC值寫到日志里。這樣現(xiàn)場(chǎng)一旦出問題第一件排查的事就是回看日志里的版本記錄能省下大量吹牛歸零的時(shí)間。我自己在正式產(chǎn)品中都保留了官方bootloader作為“最后一道門”即使自研bootloader寫崩了還能通過串口把官方bootloader調(diào)出來做強(qiáng)制恢復(fù)。這套組合用熟了之后再復(fù)雜的固件升級(jí)場(chǎng)景心里都有底。