BootLoader固件升级

BootLoader
关于Bootloader&＃xff0c;从书上的文字描述&＃xff0c;很难理解这个名词是什么&＃xff0c;有什么用。这次用到了&＃xff0c;算是有了更进一步的认识。

一、知识点
1、BootLoader就是单片机启动时候运行的一段小程序&＃xff0c;这段程序负责单片机固件的更新&＃xff0c;也就是单片机选择性的自己给自己下程序。可以更新&＃xff0c;也可以不更新&＃xff0c;更新的话&＃xff0c;BootLoader更新完程序后&＃xff0c;跳转到新程序运行&＃xff1b;不更新的话&＃xff0c;BootLoader直接跳转到原来的程序去运行。
2、BootLoader更新完程序后并不擦除自己&＃xff0c;下次启动后依然先运行BootLoader程序&＃xff0c;又可以选择性的更新或者不更新程序&＃xff0c;所以BootLoader就是用来管理单片机程序的更新。
3、在实际的单片机工程项目中&＃xff0c;如果加入了BootLoader功能&＃xff0c;就可以给单片机日后升级程序留出一个接口&＃xff0c;方便日后单片机程序更新。当然&＃xff0c;这就需要创建两个工程项目&＃xff0c;一个为BootLoader工程&＃xff0c;一个为APP工程。
4、BootLoader工程生成的.hex或者.bin文件通常下载到ROM或Flash中的首地址&＃xff0c;这样可以保证上电后先运行BootLoader程序。而APP工程生成的.hex或者.bin文件则下载到ROM或Flash中BootLoader后面的地址中。也就是说&＃xff0c;存在ROM/Flash中的内容是分为两部分的。
5、要实现在同一个ROM/Flash中保存两段程序&＃xff0c;并且保证不能相互覆盖&＃xff0c;则需要在下载程序时指定地址。如在Keil下&＃xff0c;可以进行如下的调整。

6、实际上&＃xff0c;在STM32系列的单片机中&＃xff0c;Flash本身就是分扇区的&＃xff0c;一个扇区16KB的样子&＃xff0c;具体可以查看手册。那么就可以用从第一个扇区的首地址开始下载BootLoader的程序&＃xff0c;而从第二个扇区的起始地址开始下载APP程序。如下为STM32F4系列芯片的Flash模块。

7、单片机上电之后开始执行BootLoader程序&＃xff0c;这时单片机会检测用户是否有升级应用程序&＃xff08;APP&＃xff09;的请求&＃xff0c;具体表现有很多种&＃xff0c;例如检测内存卡&＃xff0c;Nand Flash中是否包含升级文件&＃xff0c;串口/I2C/SPI等外设接口是否传来升级文件&＃xff0c;还有使用GSM来升级的。
8、所谓的升级&＃xff0c;就是将ROM/Flash中存储APP程序的扇区内容擦除并写入新文件。例如一次固件升级的过程可以是&＃xff1a;1、单片机上电执行BootLoader&＃xff0c;2、BootLoader查找升级文件&＃xff0c;3、若找到文件&＃xff0c;擦除Flash中的部分扇区&＃xff08;存APP的&＃xff09;&＃xff0c;4、在擦除的扇区写入升级的文件&＃xff0c;5、写入完成&＃xff0c;读取数据检验是否出错&＃xff0c;6、若数据一致&＃xff0c;升级成功&＃xff0c;删除升级文件&＃xff0c;7、BootLoader程序跳转到APP程序执行。删除升级文件是为了下次上电后不再进行升级。
9、所谓的跳转&＃xff0c;可以理解为改变程序PC指针&＃xff0c;指向APP程序扇区的起始地址。

二、部分代码
1、主函数

int main(void)
{HAL_Init();//STM32初始化SystemClock_Config();//时钟配置System_GPIOInit();//IO口配置#ifdef BOOTLOAD_DISPLAY_ENABLESystemColorInit();//显示屏配置#endifSystem_LoadUpdateFile();//升级函数while (1){}
}


2、升级函数

void System_LoadUpdateFile(void)
{uint8_t res; if(bNandFlash_Error)//如果NandFlash错误&＃xff0c;串口打印错误信息&＃xff0c;跳转到用户程序{d_printf("NandFlash_Error jump\n");BootLoad_Jump();//跳转函数return;}if(bNo_FileSystem)//如果没有文件系统&＃xff0c;串口打印错误信息&＃xff0c;跳转到用户程序{d_printf("no file system jump\n");BootLoad_Jump();//跳转函数return;}if(f_open(&File, (char *)UPDATE_FILE_PATH, FA_READ)&＃61;&＃61;FR_OK)//如果存在升级文件&＃xff0c;开始执行升级{d_printf("update\n");if(BootLoad_Program())//是否写入成功{f_close(&File);//关闭升级文件res&＃61;f_unlink((char *)UPDATE_FILE_PATH);//删除升级文件d_printfhex(res);d_printf("\n");res&＃61;f_unlink((char *)UPDATE_DIR_PATH);//删除升级目录d_printfhex(res);d_printf("\n");BootLoad_Jump();//跳转函数}else{HAL_FLASH_Lock();//锁定Flashd_printf("update fail\n");f_close(&File);//关闭升级文件BootLoad_Jump();//跳转函数} }else{d_printf("jump\n");f_close(&File);BootLoad_Jump();}
}


3、重写Flash函数

uint8_t BootLoad_Program(void)
{uint32_t BaseAddress&＃61;APPLICATION_ADDRESS;//APP地址uint32_t i,br,datacnt&＃61;0;uint8_t data8;GlobalPtr32&＃61;(uint32_t *)BootBuff;HAL_FLASH_Unlock();//解锁Flashif(BootLoad_Erase()&＃61;&＃61;false)//擦除Flash{return false;}d_printf("size:");d_printfhex32(File.fsize);d_printf("\n");while(1){f_read(&File,BootBuff,8192,(void *)&br);//读取升级文件for (i&＃61;0;i<(br>>2);i&＃43;&＃43;){if (HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD, BaseAddress, GlobalPtr32[i]) &＃61;&＃61; HAL_OK)//写入升级文件{BaseAddress &＃61; BaseAddress &＃43;4;}else{ d_printf("program err\n");return false;}}datacnt&＃43;&＃61;br;if(datacnt>&＃61;File.fsize)//写入完成{break;}}d_printf("verify\n"); //验证Flash中的内容与升级文件是否一致f_lseek(&File,0); //若一致代表升级成功datacnt&＃61;0; //若不一致代表升级失败BaseAddress&＃61;APPLICATION_ADDRESS;while(1){f_read(&File,BootBuff,8192,(void *)&br);for (i&＃61;0;i<br;i&＃43;&＃43;){data8 &＃61; *(__IO uint8_t*)BaseAddress;if (data8 !&＃61; BootBuff[i]){d_printf("error!\n");return false;}BaseAddress &＃43;&＃43;;}datacnt&＃43;&＃61;br;if(datacnt>&＃61;File.fsize){break;}}HAL_FLASH_Lock();//锁定Flashreturn true;
}


4、跳转函数&＃xff08;从BootLoader中跳转到APP的main函数&＃xff09;

void BootLoad_Jump(void)
{/* Check Vector Table: Test if user code is programmed starting from address "APPLICATION_ADDRESS" */d_printfhex32((*(__IO uint32_t*)APPLICATION_ADDRESS));d_printf("\n");if (((*(__IO uint32_t*)APPLICATION_ADDRESS) & 0x2FFE0000 ) &＃61;&＃61; 0x20000000){JumpAddress &＃61; *(__IO uint32_t*) (APPLICATION_ADDRESS &＃43;4);d_printfhex32(JumpAddress);d_printf("\n");HAL_Delay(100);Jump_To_Application &＃61; (pFunction) JumpAddress;/* Initialize user application&＃39;s Stack Pointer */__set_MSP(*(__IO uint32_t*) APPLICATION_ADDRESS);Jump_To_Application();}
}