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本文是博主在学习OTA时,up主阿正推荐学习的文章,原作者leafguo,写的非常简洁明了,在获得授权后整理发布,可以在文末点击阅读原文跳转到原文章。
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简介
本文主要讲解在线升级(OTA)的基础知识, 主要是针对IAP OTA
从原理分析
, 分区划分
, 到代码编写
和实验验证
等过程阐述这一过程. 帮助大家加深对OTA的认识.
1. OTA基础知识
什么是BootLoader?
BootLoader
可以理解成是引导程序, 它的作用是启动正式的App应用程序
. 换言之, BootLoader
是一个程序, App也是一个程序, BootLoader程序
是用于启动App程序
的.
STM32中的程序在哪儿?
正常情况下, 我们写的程序都是放在STM32片内Flash中(暂不考虑外扩Flash). 我们写的代码最终会变成二进制文件, 放进Flash中 感兴趣的话可以在Keil
>>>Debug
>>>Memory
中查看, 右边Memory窗口存储的就是代码
![](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9DNzVHSHI3Y0VrNzJXS003ZWhQaWFQODc5OTJ2dElIMlNidkhnYkk1T0dPWlpSZG9yaWNDeHZLYnNTeW9oSmt1QzNLYzFnY1A0elpmaEd5dW85YWtsZFBRLzY0MA?x-oss-process=image/format,png)
接下来就可以进入正题了.
进行分区
既然我们写的程序都会变成二进制文件存放到Flash中, 那么我们就可以进一步对我们程序进行分区. 我使用的是F103RB-NUCLEO开发板
,他的Flash一共128页, 每页1K.见下图:
![](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9DNzVHSHI3Y0VrNzJXS003ZWhQaWFQODc5OTJ2dElIMlNpYnJ4ZVhpY1B5SjBCUWZIZlZiaWJjT1M4dGZHdXNiV2R6RWNQS3J3aEVzclloUERMbWliTVhmclR3LzY0MA?x-oss-process=image/format,png)
以它为例, 我将它分为三个区.BootLoader区
、 App1区
、 App2区(备份区)
具体划分如下图:
BootLoader区
存放启动代码
App1区
存放应用代码
App2区
存放暂存的升级代码
![](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9DNzVHSHI3Y0VrNzJXS003ZWhQaWFQODc5OTJ2dElIMlNuSFFjWThvM3h2SjZFNnFZQ3UyVGp0VzZmSDhLREpFSGFaWERZT1ZYUkpia202a051S2ljeXhnLzY0MA?x-oss-process=image/format,png)
总体流程图
先执行BootLoader
程序, 先去检查APP2
区有没有程序, 如果有就将App2区(备份区)的程序拷贝到App1区
, 然后再跳转去执行App1
的程序.
然后执行App1
程序, 因为BootLoader
和App1
这两个程序的向量表不一样, 所以跳转到App1
之后第一步是先去更改程序的向量表. 然后再去执行其他的应用程序.
在应用程序里面会加入程序升级的部分, 这部分主要工作是拿到升级程序, 然后将他们放到App2区(备份区)
, 以便下次启动的时候通过BootLoader
更新App1
的程序. 流程图如下图所示:
![](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9DNzVHSHI3Y0VrNzJXS003ZWhQaWFQODc5OTJ2dElIMlNPd2pwMGppYzhleW5YeHpHOHFYN0ZuNExGQk16T0hiczZsbHoxSmIwTDVPT3VOSlczVlhtZGlidy82NDA?x-oss-process=image/format,png)
2. BootLoader的编写
本节主要讲解在线升级(OTA)的BooLoader
的编写,我将以我例程的BootLoader为例, 讲解BootLoader
(文末会提供免费的代码下载链接),其他的大体上原理都差不多。
流程图分析
以我例程的BootLoader为例:
我将App2区
的最后一个字节(0x0801FFFC
)用来表示App2区
是否有升级程序, STM32在擦除之后Flash的数据存放的都是0xFFFFFFFF
, 如果有, 我们将这个地址存放0xAAAAAAAA
. 具体的流程图见下图所示
![](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9DNzVHSHI3Y0VrNzJXS003ZWhQaWFQODc5OTJ2dElIMlNSN1BsUGljZWh2aFlYNGRvcHdkUlFGZlJjNFEzM1dySlR0ZmljTzJ2QlhlaWNMaWFERGYwcnBjRjZBLzY0MA?x-oss-process=image/format,png)
程序编写和分析
所需STM32的资源有:
发送USART数据和printf重定向
Flash的读写
程序跳转指令,可以参考如下代码:
/* 采用汇编设置栈的值 */
__asm void MSR_MSP (uint32_t ulAddr)
{
MSR MSP, r0 //设置Main Stack的值
BX r14
}
/* 程序跳转函数 */
typedef void (*Jump_Fun)(void);
void IAP_ExecuteApp (uint32_t App_Addr)
{
Jump_Fun JumpToApp;
if ( ( ( * ( __IO uint32_t * ) App_Addr ) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000 ) //检查栈顶地址是否合法.
{
JumpToApp = (Jump_Fun) * ( __IO uint32_t *)(App_Addr + 4); //用户代码区第二个字为程序开始地址(复位地址)
MSR_MSP( * ( __IO uint32_t * ) App_Addr ); //初始化APP堆栈指针(用户代码区的第一个字用于存放栈顶地址)
JumpToApp(); //跳转到APP.
}
}
3. APP的编写
本节主要讲解在线升级(OTA)的App1
的编写以及整个流程的说明,我将以我例程的App为例, 采用Ymodem协议进行串口传输,讲解App
的编写(后面会提供免费的代码下载链接), 其他的协议原理大体上都差不多, 都是通过某种协议拿到升级的代码。
流程图分析
以我例程的App1为例:
先修改向量表, 因为本程序是由BootLoader跳转过来的, 不修改向量表后面会出现问题;
打印版本信息, 方便查看不同的App版本;
本例程的升级程序采用串口的Ymoderm协议进行传输bin文件. 具体的流程图见下图所示:
![](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9DNzVHSHI3Y0VrNzJXS003ZWhQaWFQODc5OTJ2dElIMlNjTWxoc3pBdmpCcDVrWExpYWgwWEF6TENIYVRXRG5LSjd1WWhOY0hhaWNEZng0c0w4dkRrejk5QS82NDA?x-oss-process=image/format,png)
程序编写和分析
所需STM32的资源有:
发送USART数据和printf重定向
Flash的读写
串口的DMA收发
YModem协议相关
Ymodem协议
(https://blog.csdn.net/weixin_41294615/article/details/104652105).
代码分析
![](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9DNzVHSHI3Y0VrNzJXS003ZWhQaWFQODc5OTJ2dElIMlNpY1M1b3pDVWdNNnJVNGQ1ZkNnR0hVbk9TYkJBaFBoeWxraFlUWXF0T0dtVk9GSFlVcTN1YjNRLzY0MA?x-oss-process=image/format,png)
![](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9DNzVHSHI3Y0VrNzJXS003ZWhQaWFQODc5OTJ2dElIMlN6dTV1RUhySlJleVFZSXJFa3hjMWliUGo2Q1VyaHRqa1RXbmliYTVMa3VsV3J0UjNPaWFpYmlhaWJzdFEvNjQw?x-oss-process=image/format,png)
/**
* @bieaf YModem升级
*
* @param none
* @return none
*/
void ymodem_fun(void)
{
int i;
if(Get_state()==TO_START)
{
send_command(CCC);
HAL_Delay(1000);
}
if(Rx_Flag) // Receive flag
{
Rx_Flag=0;// clean flag
/* 拷贝 */
temp_len = Rx_Len;
for(i = 0; i < temp_len; i++)
{
temp_buf[i] = Rx_Buf[i];
}
switch(temp_buf[0])
{
case SOH:///<数据包开始
{
static unsigned char data_state = 0;
static unsigned int app2_size = 0;
if(Check_CRC(temp_buf, temp_len)==1)///< 通过CRC16校验
{
if((Get_state()==TO_START)&&(temp_buf[1] == 0x00)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 开始
{
printf("> Receive start...\r\n");
Set_state(TO_RECEIVE_DATA);
data_state = 0x01;
send_command(ACK);
send_command(CCC);
/* 擦除App2 */
Erase_page(Application_2_Addr, 40);
}
else if((Get_state()==TO_RECEIVE_END)&&(temp_buf[1] == 0x00)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 结束
{
printf("> Receive end...\r\n");
Set_Update_Down();
Set_state(TO_START);
send_command(ACK);
HAL_NVIC_SystemReset();
}
else if((Get_state()==TO_RECEIVE_DATA)&&(temp_buf[1] == data_state)&&(temp_buf[2] == (unsigned char)(~temp_buf[1])))///< 接收数据
{
printf("> Receive data bag:%d byte\r\n",data_state * 128);
/* 烧录程序 */
WriteFlash((Application_2_Addr + (data_state-1) * 128), (uint32_t *)(&temp_buf[3]), 32);
data_state++;
send_command(ACK);
}
}
else
{
printf("> Notpass crc\r\n");
}
}break;
case EOT://数据包开始
{
if(Get_state()==TO_RECEIVE_DATA)
{
printf("> Receive EOT1...\r\n");
Set_state(TO_RECEIVE_EOT2);
send_command(NACK);
}
else if(Get_state()==TO_RECEIVE_EOT2)
{
printf("> Receive EOT2...\r\n");
Set_state(TO_RECEIVE_END);
send_command(ACK);
send_command(CCC);
}
else
{
printf("> Receive EOT, But error...\r\n");
}
}break;
}
}
}
4. 整体测试
本节主要对前三节的教程做测试验证 BootLoader
+ App
的升级功能。
源代码
BootLoader源代码和App1源代码可以在原作者的gitee获取:
https://gitee.com/leafguo/leaf_notes/STM32CubeMX/STM32CubeMx_OTA
代码的下载
![](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9DNzVHSHI3Y0VrNzJXS003ZWhQaWFQODc5OTJ2dElIMlNuSFFjWThvM3h2SjZFNnFZQ3UyVGp0VzZmSDhLREpFSGFaWERZT1ZYUkpia202a051S2ljeXhnLzY0MA?x-oss-process=image/format,png)
BootLoader的下载
BootLoader的代码默认是最开始的所以不需要特别设置代码的下载位置
按照下图, 修改擦除方式为Erase Sectors
, 大小限制在0X5000
(20K)
![](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9DNzVHSHI3Y0VrNzJXS003ZWhQaWFQODc5OTJ2dElIMlNIU1l1UTNFQ29RaDQ4WHZtRXVUMlJJS1lrdGhoN2pFdmljSVFwdDJ2dmtJTk9wbTJPVWhFZnB3LzY0MA?x-oss-process=image/format,png)
烧录代码
运行, 通过串口1打印输出, 会看到以下打印消息
说明BootLoader已经成功运行
![](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9DNzVHSHI3Y0VrNzJXS003ZWhQaWFQODc5OTJ2dElIMlNFd2Q1cmx6UmM2T3hpYkFJT2ljaWEycDFFdUNscXdhb3lobHdGQlE4THRuZ3BmdVlhVndTNUY1SGcvNjQw?x-oss-process=image/format,png)
App1的下载
App1稍微复杂一点, 需要将代码的起始位置设置为0x08005000
同时也要修改擦除方式为Erase Sectors
, 见下图
![](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9DNzVHSHI3Y0VrNzJXS003ZWhQaWFQODc5OTJ2dElIMlNDMlF5Y0dzYU94Yng4bnNITHRqVHZpYTRtVjRWb3ZvMHBZYUU1T3B6U3d1VHNzaEhBVE12R1F3LzY0MA?x-oss-process=image/format,png)
![](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9DNzVHSHI3Y0VrNzJXS003ZWhQaWFQODc5OTJ2dElIMlNDNGE1UWRpY1FURzNjbnNRRTFjcm1IQjdWUkJVY0ZwcWliVkhpYko3OGhZODdIT3Exd0l4cVRHOHcvNjQw?x-oss-process=image/format,png)
![](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9DNzVHSHI3Y0VrNzJXS003ZWhQaWFQODc5OTJ2dElIMlNOaWNrOUxjZmlhZmN6YTVLcGx3Y1AyZXFUaGQ3Y2liaWIzeTVwWmJHaWJCNXNLM0g0SzYwWEtmZkdpYUEvNjQw?x-oss-process=image/format,png)
生成App2的.bin文件
https://blog.csdn.net/weixin_41294615/article/details/104656577
修改代码, 把版本号改为0.0.2, 并且编译并且生成.bin文件
生成好之后你会得到一个.bin结尾的文件, 这就是我们待会儿YModem要传输的文件
![](https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy9DNzVHSHI3Y0VrNzJXS003ZWhQaWFQODc5OTJ2dElIMlNNVFRjNGtUbmtxSkNRUW5HVHpjOXBqMFB6ME5oMkdEVkRYaEFwVVVPWTF0ajF3eEh3YUhRTWcvNjQw?x-oss-process=image/format,png)
使用Xshell进行文件传输
打开Xshell
代码中, 串口1进行调试信息的打印, 串口2进行YModem升级的
所以使用Xshell打开串口2进行文件传输, 串口1则可以通过串口调试助手查看调试消息
你会看到App的版本成功升级到0.0.2了.
如果你到了这一步.
那么恭喜你! 你已经能够使用在线升级了!
5. 总结
通过本几节的教程, 想必你已经会使用在线升级了, 只要原理知道了其他的问题都可以迎刃而解了, 除了使用YModem协议传输.bin文件, 你还可以通过蓝牙, WIFI,等其他协议传输, 只要能够将.bin文件传输过去, 那其他的部分原理都差不多.