嵌入式項目實戰：單片機STM32 Bootloader 快速實現（超詳細）

前言

嵌入式的設備，或多或少都需要對設備進行更新已適配更多的需求，如果未出貨的設備還可以使用下載線去下載，但是如果出貨之后到了客戶那里，客戶沒有下載線而且不是專業人員，無法對設備進行升級，這時候，bootLoader 的重要性就凸顯出來了，bootLoader 的設計就是為了設備能夠進行遠程升級或者只用指令升級，極大簡便了升級需要的步驟，做到傻瓜式升級，極大增強了產品的后續維護性。

下面我來介紹寫如何快速實現 STM32 BootLoader 的引導，幫助正在讀文章的您更快將此技術運用起來！

一、Bootloader 是什么？

Bootloader是在應用程序開始前運行的一個小程序，里面可以進行一些初始化操作，升級引用程序等，在嵌入式設備中很常見。

二、BootLoader 的實現

我這里做了一個簡單的 BootLoader 程序，只能進行引導，還沒有對升級進行編寫，升級是對約定好的應用程序的 Flash 進行擦+寫，比較常用的升級方式是通過 TFTP 的方式進行升級，您可以在 STM32官方的這個例程找到答案： 基于LwIP TCP/IP棧通過以太網進行STM32F4x7應用內編程（IAP）（AN3968）

2.1 生成 bin 文件

  • 使用 Cube 生成出來后，打開工程的設置選項，填入如下命令 
fromelf --bin -o ".\bin_file\@L.bin" "#L"


編譯之后，可以看到 bin_file 文件夾里面生成了 bin 文件，并可以知道其大小，我們根據其大小約定應用程序在 Flash 的起始位置

2.2 確認應用程序的起始位置

  • 升級的過程被稱為 IAP（In Application Programming） ，每個芯片的 Flash 的扇區不同，我這里使用的是 STM32F767，上官網查看有關資料：STM32F76xxx and STM32F77xxx advanced Arm®-based 32-bit MCUs.pdf 里面有關于 Flash 扇區的地址信息：
  • 在步驟2.1已經知道 BootLoader 的 bin文件大小是22 KB，我們可以根據上面的 Flash 扇區進行分配，我將應用程序的起始位置定在 扇區1，起始地址為 0x0800 8000

2.3 編寫引導程序 

#include "stm32f7xx.h" typedef void (*pFunction)(void); /*!
* @brief 跳轉到應用程序段
*        執行條件：無
* @param[in1] : 用戶代碼起始地址.
*
* @retval: 無
*/ void jump_to_app(uint32_t app_addr) { 
    
    pFunction jump_to_application; uint32_t jump_address; /* Check if valid stack address (RAM address) then jump to user application */ if (((*(__IO uint32_t*)app_addr) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
    { /* Jump to user application */ jump_address = *(__IO uint32_t*) (app_addr + 4);
      jump_to_application = (pFunction) jump_address; /* Initialize user application's Stack Pointer */ __set_MSP(*(__IO uint32_t*) jump_address);
      jump_to_application();
    }    
    
} #define FLASH_JUMP_ADDR							(0x08008000) int main(void) { /* 
		初始化程序省略.....  
	*/ if(((FLASH_JUMP_ADDR+4)&0xFF000000)==0x08000000) //Judge if start at 0X08XXXXXX. {
		jump_to_app(FLASH_JUMP_ADDR); // Jump to  APP } while(1)
	{
	
	}
}


三、App 的實現

3.1 修改 IROM1 的位置

根據約定好的 Flash 起始位置進行更改，上面步驟 2.2 已經確定好是 0x08008000

3.2 修改向量表

搜索宏定義 VECT_TAB_OFFSET，將 0x00 改為距離 0x08000000 的偏移量 

/*!< Uncomment the following line if you need to relocate your vector Table in    Internal SRAM. */ /* #define VECT_TAB_SRAM */ #define VECT_TAB_OFFSET  0x8000 /*!< Vector Table base offset field.
                                  This value must be a multiple of 0x200. */

3.3 加入 App 循環打印提示 

void StartDefaultTask(void const * argument)
{ /* USER CODE BEGIN StartDefaultTask */ segger_rtt_init("APP enter!"); /* Infinite loop */ for(;;)
	{ print_log("You are in App now !!\n"); osDelay(1000);
	} /* USER CODE END StartDefaultTask */ }

四、演示效果

  • 確認燒錄過程是 Erase Sectors！


  • 打開 RTT 窗口，連接 RTT 到 STM32 ，依次燒錄 BootLoader 和 App 的程序；
    如何使用 JLink 實現 Segger log 可以按參考我之前的文章： 【嵌入式小技巧】stm32 實現 Segger RTT 打?。ǔ敿殻?
  • 燒錄完 App 程序之后，可以在 RTT窗口 看到正確引導到 App，成功！??！


總結

以上是使用 快速搭建 STM32 Bootloader 的引導程序，希望能夠幫助正在讀文章的您更快將此技術運用起來！

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the end
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