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第五十五章 串口IAP实验STM32F4开发指南正点原子探索者STM32开发板.pdf
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第五十五章 串口IAP实验STM32F4开发指南正点原子探索者STM32开发板.pdf
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STM32F4 开发指南(库函数版)
ALIENTEK 探索者 STM32F407 开发板教程
756
第五十五章 串口 IAP 实验
IAP,即在应用编程。很多单片机都支持这个功能,STM32F4 也不例外。在之前的 FLASH
模拟 EEPROM 实验里面,我们学习了 STM32F4 的 FLASH 自编程,本章我们将结合 FLASH
自编程的知识,通过 STM32F4 的串口实现一个简单的 IAP 功能本章分为如下几个部:
55.1 IAP 简介
55.2 硬件设计
55.3 软件设计
55.4 下载验证
55.1 IAP 简介
IAP(In Application Programming)即在应用编程,IAP 是用户自己的程序在运行过程中对
User Flash 的部分区域进行烧写,目的是为了在产品发布后可以方便地通过预留的通信口对产
品中的固件程序进行更新升级。 通常实现 IAP 功能时,即用户程序运行中作自身的更新操作,
需要在设计固件程序时编写两个项目代码,第一个项目程序不执行正常的功能操作,而只是通
过某种通信方式(如 USB、USART)接收程序或数据,执行对第二部分代码的更新;第二个项目
代码才是真正的功能代码。这两部分项目代码都同时烧录在 User Flash 中,当芯片上电后,首
先是第一个项目代码开始运行,它作如下操作:
1)检查是否需要对第二部分代码进行更新
2)如果不需要更新则转到 4)
3)执行更新操作
4)跳转到第二部分代码执行
第一部分代码必须通过其它手段,如 JTAG 或 ISP 烧入;第二部分代码可以使用第一部分
代码 IAP 功能烧入,也可以和第一部分代码一起烧入,以后需要程序更新时再通过第一部分 IAP
代码更新。
我们将第一个项目代码称之为 Bootloader 程序,第二个项目代码称之为 APP 程序,他们存
放在 STM32F4 FLASH 的不同地址范围,一般从最低地址区开始存放 Bootloader,紧跟其后的
就是 APP 程序(注意,如果 FLASH 容量足够,是可以设计很多 APP 程序的,本章我们只讨论
一个 APP 程序的情况)。这样我们就是要实现 2 个程序:Bootloader 和 APP。
STM32F4 的 APP 程序不仅可以放到 FLASH 里面运行,也可以放到 SRAM 里面运行,本
章,我们将制作两个 APP,一个用于 FLASH 运行,一个用于 SRAM 运行。
我们先来看看 STM32F4 正常的程序运行流程,如图 55.1.1 所示:
STM32F4 开发指南(库函数版)
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闪存物理地址 栈顶地址
复位中断向量
(中断向量表起始地址)
Reset_Handler
非可屏蔽中断向量
NMIEeception
硬件错误中断向量
HardFaultException
复位中断程序入口
Reset_Handler(void)
…
硬件错误中断程序入口
HardFaultException(void)
…
… …
xxx中断程序入口
xxx_Handler(void)
… …
main函数入口
int main(void)
0X08000000
0X08000004
0X08000004+n
0X08000004+N
递增
①
②
main函数
死循环
③
④
⑤
中断请求
图 55.1.1 STM32F4 正常运行流程图
STM32F4 的内部闪存(FLASH)地址起始于 0x08000000,一般情况下,程序文件就从此
地址开始写入。此外 STM32F4 是基于 Cortex-M4 内核的微控制器,其内部通过一张“中断向
量表”来响应中断,程序启动后,将首先从“中断向量表”取出复位中断向量执行复位中断程
序完成启动,而这张“中断向量表”的起始地址是 0x08000004,当中断来临,STM32F4 的内
部硬件机制亦会自动将 PC 指针定位到“中断向量表”处,并根据中断源取出对应的中断向量
执行中断服务程序。
在图 55.1.1 中,STM32F4 在复位后,先从 0X08000004 地址取出复位中断向量的地址,并
跳转到复位中断服务程序,如图标号①所示;在复位中断服务程序执行完之后,会跳转到我们
的 main 函数,如图标号②所示;而我们的 main 函数一般都是一个死循环,在 main 函数执行过
程中,如果收到中断请求(发生重中断),此时 STM32F4 强制将 PC 指针指回中断向量表处,
如图标号③所示;然后,根据中断源进入相应的中断服务程序,如图标号④所示;在执行完中
断服务程序以后,程序再次返回 main 函数执行,如图标号⑤所示。
当加入 IAP 程序之后,程序运行流程如图 55.1.2 所示:
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闪存物理地址 栈顶地址
复位中断向量
(中断向量表起始地址)
Reset_Handler
非可屏蔽中断向量
NMIEeception
硬件错误中断向量
HardFaultException
… …
IAP程序main函数入口
int main(void)
0X08000000
0X08000004
0X08000004+N
递增
①
main函数
死循环
④
中断请求
IAP过程
复位中断向量
(新中断向量表起始地址)
Reset_Handler
非可屏蔽中断向量
NMIEeception
硬件错误中断向量
HardFaultException
复位中断程序入口
Reset_Handler(void)
…
硬件错误中断程序入口
HardFaultException(void)
…
… …
xxx中断程序入口
xxx_Handler(void)
… …
新程序main函数入口
int main(void)
⑥
递增
0X08000004+N+M
跳转②
递增
③
0X08000004+N+M+n
⑤
图 55.1.2 加入 IAP 之后程序运行流程图
在图 55.1.2 所示流程中,STM32F4 复位后,还是从 0X08000004 地址取出复位中断向量的
地址,并跳转到复位中断服务程序,在运行完复位中断服务程序之后跳转到 IAP 的 main 函数,
如图标号①所示,此部分同图 55.1.1 一样;在执行完 IAP 以后(即将新的 APP 代码写入 STM32F4
的 FLASH,灰底部分。新程序的复位中断向量起始地址为 0X08000004+N+M),跳转至新写入
程序的复位向量表,取出新程序的复位中断向量的地址,并跳转执行新程序的复位中断服务程
序,随后跳转至新程序的 main 函数,如图标号②和③所示,同样 main 函数为一个死循环,并
且注意到此时 STM32F4 的 FLASH,在不同位置上,共有两个中断向量表。
在 main 函数执行过程中,如果 CPU 得到一个中断请求,PC 指针仍强制跳转到地址
0X08000004 中断向量表处,而不是新程序的中断向量表,如图标号④所示;程序再根据我们设
置的中断向量表偏移量,跳转到对应中断源新的中断服务程序中,如图标号⑤所示;在执行完
中断服务程序后,程序返回 main 函数继续运行,如图标号⑥所示。
通过以上两个过程的分析,我们知道 IAP 程序必须满足两个要求:
1) 新程序必须在 IAP 程序之后的某个偏移量为 x 的地址开始;
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oligaga
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