STM32的IAP

最終要實現的是：
單片機每次上電會先運行Boot程序，檢查標誌位如果標誌位爲FLAG_TO_APP則直接跳轉到App程序運行，如果標誌位爲FLAG_TO_BOOT，則運行Boot程序準備升級。在運行App程序時，當接收到升級的指令後會在FLASH中的某處空間寫下升級的標誌位FLAG_TO_BOOT，並且加載Boot程序，Boot程序會接受新的程序文件並且存儲在相應的FLASH空間裏，完成升級後會在標誌位的空間寫下FLAG_TO_APP，並且運行新的程序。

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1. 什麼是IAP？
IAP的知識網上的各種資料也說的比較明白，在此簡單介紹一下。IAP（ In Application Programming）即在線應用編程，也就是用戶可以使用自己的程序對單片機的User Flash的某一區域（一般爲存放自己程序的區域）進行燒寫。在真正的工作中產品發佈後，可以很方便的使用預留的通信接口（串口、USB、網口、藍牙等）來完成程序的升級，從而避免了把機器拆開使用下載器燒寫程序。要實現IAP功能一般要設計兩部分代碼，一是BootLoader程序，這部分程序存儲在FLASH的某一位置，主要用來引導、升級App程序；二是App程序，這個程序纔是實現產品的功能程序。通過BootLoader來完成對App程序的更新升級，這就是IAP功能。
2. STM32的啓動模式
很多初學者對於STM32的啓動並不是很瞭解，這在《STM32的參考手冊》以及網上各種資料裏也有介紹，下面再簡單介紹一下：
STM32有三種啓動方式，主要是通過管腳BOOT0和BOOT1的連接方式來控制的，如下圖所示，因爲我們要讓程序從主存儲器啓動，因而在硬件                設計時要選擇第一種方式把BOOT0接到GND，BOOT1任意，可以拉高也可以拉低。

note: STM32上電啓動並不是直接進入main函數，而是先進行系統初始化，這個函數的調用是在啓動文件startup_stm32f10x_hd.s（因爲我的單片機是STM32F103RCT6,大容量芯片所以是這個文件）中執行復位中斷Reset_Handler時被調用的，執行完復位中斷纔會進入main函數。
3.  STM32 FLASH的分佈
STM32每種型號單片機的FLASH大小及地址分配在芯片手冊裏都有介紹，我使用的是STM32F103RCT6的型號其FLASH爲256K屬於大容量產品其        
FLASH的分佈如下圖：主存儲塊的地址是從0x08000000到0x0803FFFF共256K


我們在設計程序時把FLASH分成3部分，第一部分從0x08000000到0x0800FFFF共64K來存放BootLoader程序，第二部分爲0x08010000        
到0x0802FFFF共128K來存放App程序，第三部分從0x08030000開始到0x803FFFF共64K來存放程序運行的標誌位和其他，如下所示：

4. STM32程序的運行過程
STM32的程序運行過程在很多資料裏也都有介紹，因爲STM32F103的單片機是基於Cortex-M3核的，它的內部主要是通過中斷向量表來響應各種中斷，內部閃存的起始地址是0x08000000，中斷向量表的起始地址是0x8000004，程序啓動後，將首先從“中斷向量表”取出復位中斷向量執行復位中斷程序完成啓動，當中斷來臨時STM32 的內部硬件機制亦會自動將 PC 指針定位到“中斷向量表”處，並根據中斷源取出對應的中斷向量執行相應的中斷服務程序。

如上圖所示STM32的正常啓動流程是：
a. STM32上電後會從 0x8000004 處取出復位中斷向量的地址，並跳轉執行復位中斷服務程序，如標號1所示；
b. 復位中斷復位程序執行完成之後就會跳轉到我們的main函數如標號2所示；
c. main函數一般爲死循環，當其收到某一中斷請求之後STM32會強制把PC指針指向中斷向量表，如標號3所示；
d. 查詢中斷向量表，根據中斷源來跳轉到相應的中斷服務程序中執行響應的操作；如標號4、5所示；
e. 執行完中斷服務程序之後會再回到main函數中，如標號6所示。
以上是STM32的正常運行過程，而當加入IAP程序之後，運行流程就如下所示：

加入IAP後程序運行如下：
a. STM32復位之後還是從0x8000004處獲取中斷向量表的地址，並跳轉執行復位中斷服務程序，如標號1所示；
b. 執行完復位中斷服務程序之後回調轉到IAP的main函數中，如標號2所示；
c. IAP的過程就是通過某種選定的通信方式（如串口）來接收程序文件，並且存儲在指定的FLASH空間裏，隨後會加載新的程序，而新程序        
的復位中斷向量起始地址爲0X08000004+N+M，取出新程序的復位中斷向量的地址，並跳轉執行新程序的復位中斷服務程序，隨後跳轉
至新程序的 main 函數，如標號3、4所示；
d. 此時在STM32的FLASH裏面會有兩個中斷向量表，在新程序 main 函數執行的過程中，當中斷來臨時PC指針仍會回跳轉至地址爲
0x8000004 中斷向量表處，而並不是新程序的中斷向量表，這是由STM32的硬件機制決定的，如標號5所示；
e. 查詢中斷向量表，根據中斷源來跳轉到新的中斷服務程序中執行響應的操作，如標號6所示；
f. 執行完中斷服務程序之後會再回到main函數中，如標號7、8所示。
note:
由上可知新的程序在FLASH中必須放在IAP程序之後的某個地址裏，這裏我的程序中設置的是0x08010000 即偏移量爲0x10000，而且新程序
的中斷向量表也要做相應的偏移，偏移量也爲0x10000 （地址的設置可以通過編譯軟件來實現，下文會有介紹）。

5. BootLoader程序的編寫
   BootLoader程序主要的功能是接收新的程序並把它存儲在FLASH的特定位置，然後加載新的程序運行。單片機每次上電都會先讀取一個
標誌位，根據此標誌位來決定是運行APP程序還是來運行自己來升級。
flag = STMFLASH_ReadHalfWord(FLASH_ADDR_UPDATE_FLAG); （FLASH_ADDR_UPDATE_FLAG 是0x08030000的地址）
當flag = FLAG_TO_APP 則加載App程序，否則執行升級程序。
在我的程序中通過串口來完成程序bin文件的傳輸,爲了通信安全制定通信協議，串口接收分爲兩種：
a. 指令的接收，長度爲16個字節，協議示例爲
test[16] = {55, aa, 01, 指令長度，命令碼，00,00，...00, 和校驗位}
和校驗位 = 0 - 前15字節的和，
b. 程序文件的接收，每包數據爲(2048 + 6)個字節，示例爲：
test[2054] = {55, aa, 01, 包號，命令碼，數據文件2048字節，和校驗位}
       之所以設置以上的通信協議就是爲了保證數據傳輸的正確性。