应用笔记双存储区+STM32+微控制器的即时固件更新

双存储区功能是多款 STM32 微控制器的通用特性。本文档旨在描述如何在客户应用中使用此功能 本应用笔记中涉及的主要内容是现场升级，通过 X-CUBE-DBFU STM32Cube 扩展包介绍。 即时更新的主要优点是可以最大程度地缩短切换阶段的停机时间，即使在更新期间也可以执行要求严苛的实时任务。尽管本文档仅直接描述了 STM32L0 系列 Cat5 器件、STM32L4 系列的入门系列和 USB OTG器件，以及 STM32G4 系列 Cat.3 器件，但具有两个半独立存储器区的其他 STM32 微控制器也可以共享部分所述属性并采用类似的使用方式。 ### 知识点一：双存储区特性及其实现机制 **双存储区特性简介**： - 双存储区功能是STM32微控制器的一种通用特性，尤其适用于那些需要在现场进行固件更新的应用场景。 - 此特性允许系统在更新过程中保持运行状态，即在更新新版本固件的同时，旧版本的固件仍然可以维持设备的基本运行。 **实现原理**： - **存储器重映射切换**：当进行固件更新时，系统首先将新固件加载到备用存储区域中。完成加载后，通过重映射存储器使得CPU能够从新的固件地址开始执行。 - **可重新定位的中断向量表**：为了支持存储器重映射后的正常运行，中断向量表也需要被重新定位至新的存储区域，确保中断服务程序能够在正确的地址被执行。 - **用户选项字节中的BFB2标志**：该标志用于指示微控制器在复位时从哪个存储区域启动。通过设置这个标志，可以在不同的存储区域之间切换启动过程。 ### 知识点二：现场固件更新(X-CUBE-DBFU)技术 **X-CUBE-DBFU介绍**： - X-CUBE-DBFU是一个STM32Cube扩展包，它提供了一种机制来实现在STM32微控制器上的现场固件更新。 - 通过使用X-CUBE-DBFU，开发人员可以方便地为自己的应用添加即时更新的功能。 **主要优点**： - **最小化停机时间**：由于使用了双存储区特性，可以在不中断设备运行的情况下进行固件更新，从而最小化了因更新而导致的停机时间。 - **实时任务支持**：即使在固件更新过程中，设备也能继续执行实时任务，这对于需要高可靠性和连续性的应用至关重要。 ### 知识点三：适用的STM32微控制器系列 **具体适用型号**： - STM32L0 系列 Cat5 器件 - STM32L4 系列的入门系列和 USB OTG 器件 - STM32G4 系列 Cat.3 器件 **兼容性扩展**： - 文档提到虽然直接描述的是以上特定系列的STM32微控制器，但具备双存储区域特性的其他STM32微控制器也可以利用类似的方法进行固件更新。 - 开发者可以根据自己的硬件平台选择最适合的实现方式。 ### 知识点四：不可修改的代码与RAM中的代码处理 **不可修改的代码**： - 不可修改的代码是指那些在更新过程中不能被修改的部分，这些通常是系统的关键部分，例如中断处理程序等。 - 为了支持现场更新，这些代码通常会驻留在系统的一个固定的存储区域中，并且在更新过程中保持不变。 **RAM中的代码**： - 在某些情况下，为了提高性能或灵活性，某些代码可能会被放置在RAM中运行。 - 对于这部分代码，在进行固件更新时，可能需要额外的处理步骤来确保其正确性。 ### 知识点五：易失性数据的管理 **避免易失性数据结构发生变化**： - 易失性数据是指那些在设备断电后会丢失的数据，如变量的状态、配置参数等。 - 在进行固件更新之前，应采取措施保存这些数据，以防止数据丢失。 **管理对易失性数据结构的修改**： - 为了保证数据的一致性，开发者需要设计相应的机制来处理易失性数据的备份与恢复。 - 一种常见的做法是在更新前将关键数据复制到非易失性存储器中，并在更新完成后将其恢复。 **时序问题**： - 在处理易失性数据时，时序控制非常重要。例如，确保在固件更新开始之前完成所有必要的数据备份操作，以及在更新后正确地恢复这些数据。 ### 结论 通过本文档的介绍，我们可以了解到STM32微控制器中的双存储区特性及其在实现即时固件更新方面的重要作用。借助X-CUBE-DBFU这样的工具包，开发人员可以轻松地为自己的项目添加现场更新的能力，从而极大地提高了系统的灵活性和维护效率。同时，通过对不可修改代码、RAM中代码以及易失性数据的有效管理，可以进一步保障更新过程的安全性和稳定性。