代码收藏家技术教程 2024-11-25

写一个STM32 BootLoader-1

1. 概述

2. 定义基本功能

3. 通讯协议

4. BOOTLOADER和用户程序切换

5. 内部FLASH分配（以STM32F103VET6为例）

6. 参考

1. 概述

某些定制的产品交付使用之后，用户方难免会提出一些功能更改的要求，所以也就避免不了对MCU里面的程序进行更新。一般情况下，例如STM32，会在内部FLASH前面放一段BOOTLOADER的代码。在启动时，如果没有某个操作（如串口输入或按键输入）的话，则正常跳转到用户程序中进行执行。如果有相关操作的话，则运行BOOTLOADER程序，在BOOTLOADER里面嵌有操作FLASH的程序，通过该程序可以将新的用户程序更新进FLASH里面。

ST官方有基于UART进行更新用户程序的BOOTLOADER工程。该工程启动的时候，如果串口收到输入，则进入更新用户程序状态，上位机利用Ymodem协议，把编译好的用户程序通过串口写入到STM32中。如果启动过程中，串口没有收到数据，则正常跳转到用户程序中去执行。

笔者之前项目使用的BOOTLOADER是在官方发布的工程基础上修改的。基本流程是这样：在启动三秒内，如果串口没有输入的话，则跳转到用户程序；如果串口有输入的话，则运行Ymodem协议软件进行用户程序更新。

但是最近有些项目在执行过程中遇到了一些新的需求。比如启动时间，用户方要求一上电就默认进入用户程序，而不必等三秒；再者，也出现过这样的情况，在某些强干扰的情况下，启动过程中，串口接收到了一些干扰信号，导致误触发了下载更新流程。于是萌发了自己给STM32写一个BOOTLOADER的想法。

2. 定义基本功能

1、串口下载不用采用Ymodem协议了，采用自定义的协议，该协议同时跑在BOOTLOADER和用户程序中，通过指令操作选择执行BOOTLOADER或者用户程序。
2、因为BOOTLOADER是在FLASH开头执行的程序，想从用户程序切换回去，最简单的方式是让软件进行重启，这样让软件可以从FLASH开头进行运动。
3、重启后必须有一种机制来选择是执行BOOTLOADER或者用户程序，可以通过在内存设置标志位的方式。例如在用户程序执行的过程中，如果收到进入BOOTLOADER的指令，则设置该标志位，然后重启，重启后BOOTLOADER开头读取该标志位，通过该标志位来选择是进入BOOTLOADER或者用户程序。因此该标志位必须不受软件复位的影响，同时在上电复位时能复位到一个明确的状态。
4、串口需要接收不等长的数据包。因为更新用户程序时，数据量较大，一帧数据要尽可能加长。同时也要兼顾到其他短包的指令

3. 通讯协议

帧头采用0x41，帧尾采用0x2b，如下图所示

通讯协议格式

如果在数据中遇到0x41，0x2b，则采用转义的方式：

0x41 => 0x2d 0x21
0x2b => 0x2d 0x0b
0x2d => 0x2d 0x0d

协议中数据的组织形式为

typedef struct {
	uint8_t id;			// 板子ID号，如果系统有多个板子的话，防止更新错程序
	uint8_t cmd;		// 协议命令
	uint8_t subcmd;		// 协议子命令
	uint8_t len;		// 后面数据的长度，以字节为单位
	uint8_t dat[65];	// 数据，烧写的数据长度要保证4的倍数，最长的数据为64个字节，最后一个字节是CRC校验
						// CRC校验从dat[0]开始
}