STM32F103C8T6基于YMODEM协议的串口IAP升级实践

news2024/9/22 5:28:48

一.为什么要做IAP升级

1.不易拆卸的设备，可以使用IAP升级，方便用户升级固件
2.YMODEM协议是串口传输协议，传输速率较高，传输文件较大时，传输时间较短
3.不想给别人源代码，但是项目有bug，需要修复，总不能跑几千公里去升级对吧，所以使用IAP升级

总结下来就是实用，所以就做IAP升级

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二.既然要做IAP升级，为什么要用YMODEM协议

1 开发板的原因

我用的是STM32F103C8T6，RAM空间只有20kB,Flash空间只有128kB，不能直接串口直接接收完bin文件，如果bin文件稍微大点，那不就GG了要是用的ZET6，那直接定义个55K的串口缓冲接收区，直接接收完bin文件，那不就美滋滋了，但是ZET6太贵了，所以只能用STM32F103C8T6了

总结下来就几个字，穷，用不起zet6,所以只能用STM32F103C8T6了

2.搜网上的资料的原因

第一种方法直接串口分包接收，然后写入Flash

1 直接串口接收1kB数据，然后写入Flash，这种方法呢确实可以实现，但是有个缺点，就是万一接收错误了，万一丢包了，那不是GG了

2.我看网上大佬都是手搓的代码，搓了一个上位机，写了一个串口环形队列分包接收bin文件（使用环形队列接收串口数据非常稳定，不会丢包），接收一包bin文件，校验正确，发送ACK应答信息给上位机
，校验错误，发送NAK应答信息给上位机，上位机收到NAK应答信息，重新发送。

这个呢，可以实现，没问题，问题是我菜啊
，我写不出来，我也搓不出来上位机代码，我还急着用。

第二种方法使用YMODEM协议

YMODEM协议呢，就是分包接收，但是接收完一包数据，会校验，如果校验错误，会要求重新发送，所以这种方法就避免了丢包的问题，所以推荐使用YMODEM协议

3.差点当怨种的原因

1.别人主动加我推销IAP

自己水平不够，写不出来，后来qq群求助，发现有个大佬用YMODEM协议实现IAP升级，再加上有吊毛自己主动加我推销他的IAP，还是F4的，问我要600，WTM的，问他看我是怨种吗，直接删除拉黑。后来就自己搜YMODEM协议
YMODEM协议详解

资料链接

本项目用到的资料已经全部放到QQ群，需要的可以自行下载
在这里插入图片描述

三、必备知识储备

1.1 Code RO-data RW-data ZI-data

Code：代码区，存放程序代码，只读，程序运行时不能修改

RO-data：只读数据区，存放程序中需要用到的常量，只读，程序运行时不能修改

RW-data：可读写数据区，存放程序中需要用到的变量，可读写，程序运行时可以修改

ZI-data：零初始化数据区，存放程序中需要用到的变量，可读写，程序运行时可以修改，但是初始化为0，程序运行时可以修改，但是初始化为0
FLASH = Code + RO-data + RW-data
RAM = RW-data + ZI-data
在这里插入图片描述

1.2 IAP ICP ISP 区别

可以参考这篇文章
ICP ISP IAP 区别

1、ISP（‌In-System Programming，‌在系统编程）‌ 是一种通过芯片内置的bootloader进行程序更新的方式。‌用户无法修改。就是向通过FLYMCU对STM32下载程序的方式

2、ICP（‌In-Circuit Programming，‌在电路编程）‌ 是一种无需占用程序空间的编程方法，‌由硬件实现。
想STLINK,DAP那种下载方式的
3、IAP（‌In-Application Programming，‌在应用中编程）‌ 提供了最大的灵活性和自定义空间，‌适用于需要用户自定义烧录格式、‌烧录方式和升级流程的场景

1.3 一般程序的执行流程

在这里插入图片描述

执行流程：

1.STM32F1 的内部闪存（FLASH）地址起始于 0X0800 0000

2.STM32F103 在复位后，先从 0X08000004 地址取出复位中断向量的地址,并跳转到复位中断服务程序，如图标号①所示；

3.在复位中断服务程序执行完之后，会跳转到我们的 main 函数，如图标号②所示；而我们的 main 函数一般都是一个死循环，在 main 函数执行

3.过程中，如果收到中断请求（发生了中断），此时 STM32F103 强制将 PC 指针指回中断向量表处，如图标号③所示；

4…然后，根据中断源进入相应的中断服务程序，如图标号④所示；在执行
完中断服务程序以后，程序再次返回 main 函数执行，如图标号⑤所示。

1.4 IAP程序的执行流程

在这里插入图片描述

执行流程：
在这里插入图片描述

也可以参考下这篇文章

STM32启动流程

四、实现过程（YMODEM协议）（详细实现的步骤）

1.IAP升级过程

在这里插入图片描述

升级过程

1.准备好应用程序bin文件

2.ICP方式烧录Bootloader到STM32F103C8T6

3.上位机发送bin文件给单片机

4.APP应用程序跳转软复位（这里还没做，这里就简单了，接收特定指令就跳转呗）

5. 在这里插入图片描述

2.BOOTLoader程序配置和实现

2.1 ST官网下载IAP升级例程

使用USART进行STM32F10xxx应用内编程（AN2557）

2.2 修改IAP程序

1.首先这个项目用的开发板是STM32F100ZE的，我们需要切换成STM32F103C8T6的

2.启动文件换成STM32F103C8T6的startup_stm32f10x_md.s

在这里插入图片描述

3.define 宏定义声明

在这里插入图片描述

改成

USE_STM32100E_EVAL, STM32F10X_MD, USE_STDPERIPH_DRIVER

4.修改程序

首先配置完后，编译一下
在这里插入图片描述

发现flash占用的大小约为7k多，但是后面可能要加程序，所以可能会大点，就估计为12k左右，0x3000.

APP的起始地址就为0x8003000
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

ROM的地址修改为
START:0x8000000
SIZE:0X2FFF
（size应小于于APP的起始地址）

在这里插入图片描述

5.配置下载器

除了Debug那里要配置，utilities也要配置，不然下载不了
在这里插入图片描述

6. 修改APP程序

这里仅用LED闪烁作为测试，所以APP程序就很简单了，就是LED闪烁
在这里插入图片描述

6.1 修改ROM的起始地址和SIZE大小

在这里插入图片描述

为啥是0x1D000
因为flsah大小是128k，0x1D000 = 0x20000 - 0x8000

6.2.修改向量表偏移地址

打开system_stm32f10x.c文件，向量表偏移地址默认为0，修改为0x3000
在这里插入图片描述

五、APP程序生成bin文件

具体可以参考我的上一篇文章
Keil5深度探索：高效生成hex、bin与lib文件全攻略

六、IAP升级应用操作步骤（详细步骤）

1.串口配置，项目中用到的是USART1,PA9(TX),PA10(RX)

2.设置参数

在这里插入图片描述

3. 设置完后，下载bootloader到单片机

在这里插入图片描述

4.输入1，发送 1 给单片机

在这里插入图片描述

5.等待接收到"C"后，发送bin文件

在这里插入图片描述

6.发送bin文件，单片机接收完成后打印信息

在这里插入图片描述

7.输入3，跳出Bootloader,进入APP区

在这里插入图片描述

8. 跳转成功，LED灯闪烁

在这里插入图片描述

七、参考资料

stm32 Bootloader设计(YModem协议)
STM32_通过Ymodem协议进行蓝牙OTA升级固件教程

七、总结

本博客介绍了基于STM32F103C8T6使用YMODEM协议实现串口IAP升级的实践。鉴于资源限制和传输可靠性需求，YMODEM协议成为理想选择。我们学习了IAP、ISP、ICP的区别。通过实践，我们成功在STM32F103C8T6上实现了固件升级功能，提升了项目的便捷性和稳定性。本次实践不仅加深了对嵌入式固件升级的理解，也为后续项目提供了宝贵经验。最后呢，在编写博客的过程中，我尽量保持内容的准确性和完整性，但也难免会有疏漏或错误之处。欢迎各位读者指出其中的问题，帮助我不断进步。谢谢大家的阅读，希望这篇博客能够帮助到大家。点点关注，不迷路哦！
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