嵌入式项目实战:单片机STM32 Bootloader 快速实现(超详细)

前言

嵌入式的设备,或多或少都需要对设备进行更新已适配更多的需求,如果未出货的设备还可以使用下载线去下载,但是如果出货之后到了客户那里,客户没有下载线而且不是专业人员,无法对设备进行升级,这时候,bootLoader 的重要性就凸显出来了,bootLoader 的设计就是为了设备能够进行远程升级或者只用指令升级,极大简便了升级需要的步骤,做到傻瓜式升级,极大增强了产品的后续维护性。

下面我来介绍写如何快速实现 STM32 BootLoader 的引导,帮助正在读文章的您更快将此技术运用起来!

一、Bootloader 是什么?

Bootloader是在应用程序开始前运行的一个小程序,里面可以进行一些初始化操作,升级引用程序等,在嵌入式设备中很常见。

二、BootLoader 的实现

我这里做了一个简单的 BootLoader 程序,只能进行引导,还没有对升级进行编写,升级是对约定好的应用程序的 Flash 进行擦+写,比较常用的升级方式是通过 TFTP 的方式进行升级,您可以在 STM32官方的这个例程找到答案: 基于LwIP TCP/IP栈通过以太网进行STM32F4x7应用内编程(IAP)(AN3968)

2.1 生成 bin 文件

  • 使用 Cube 生成出来后,打开工程的设置选项,填入如下命令
fromelf --bin -o ".\bin_file\@L.bin" "#L"


编译之后,可以看到 bin_file 文件夹里面生成了 bin 文件,并可以知道其大小,我们根据其大小约定应用程序在 Flash 的起始位置

2.2 确认应用程序的起始位置

  • 升级的过程被称为 IAP(In Application Programming) ,每个芯片的 Flash 的扇区不同,我这里使用的是 STM32F767,上官网查看有关资料:STM32F76xxx and STM32F77xxx advanced Arm®-based 32-bit MCUs.pdf 里面有关于 Flash 扇区的地址信息:
  • 步骤2.1已经知道 BootLoader 的 bin文件大小是22 KB,我们可以根据上面的 Flash 扇区进行分配,我将应用程序的起始位置定在 扇区1,起始地址为 0x0800 8000

2.3 编写引导程序

#include "stm32f7xx.h" typedef void (*pFunction)(void); /*!
* @brief 跳转到应用程序段
*        执行条件:无
* @param[in1] : 用户代码起始地址.
*
* @retval: 无
*/ 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 的实现

3.1 修改 IROM1 的位置

根据约定好的 Flash 起始位置进行更改,上面步骤 2.2 已经确定好是 0x08008000

3.2 修改向量表

搜索宏定义 VECT_TAB_OFFSET,将 0x00 改为距离 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 循环打印提示

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

  • 确认烧录过程是 Erase Sectors


  • 打开 RTT 窗口,连接 RTT 到 STM32 ,依次烧录 BootLoader 和 App 的程序;
    如何使用 JLink 实现 Segger log 可以按参考我之前的文章: 【嵌入式小技巧】stm32 实现 Segger RTT 打印(超详细)
  • 烧录完 App 程序之后,可以在 RTT窗口 看到正确引导到 App成功!!!


总结

以上是使用 快速搭建 STM32 Bootloader 的引导程序,希望能够帮助正在读文章的您更快将此技术运用起来!

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