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网站建设所需资料及费用,网站建设策划书附录,手机制作网站免费,wordpress多级分类文章STM32 OTA应用开发——通过USB实现OTA升级 目录STM32 OTA应用开发——通过USB实现OTA升级前言1 环境搭建2 功能描述3 BootLoader的制作4 APP的制作5 烧录下载配置6 运行测试结束语前言 什么是OTA#xff1f; 百度百科#xff1a;空中下载技术#xff08;Over-the-Air Techn…STM32 OTA应用开发——通过USB实现OTA升级 目录STM32 OTA应用开发——通过USB实现OTA升级前言1 环境搭建2 功能描述3 BootLoader的制作4 APP的制作5 烧录下载配置6 运行测试结束语前言 什么是OTA 百度百科空中下载技术Over-the-Air Technology; OTA是通过移动通信的空中接口实现对移动终端设备及SIM卡数据进行远程管理的技术。经过公网多年的应用与发展已十分成熟网络运营商通过OTA技术实现SIM卡远程管理还能提供移动化的新业务下载功能。 实际上现在我们所说的OTA比百度百科的定义还要更广泛OTA的形式已经不再局限于手机和SIM卡只要涉及到远程下载升级程序的方式我们都可以称之为OTA。例如通过4G5GWiFI蓝牙等无线通讯进行下载升级的可以称为OTA通过U盘RS485等串行接口进行升级的也可以称之为OTA。 OTA的作用 OTA的意义在于它在一定程度上突破了距离的限制在不借助烧录器的情况下完成固件的下载升级极大的方便了产品的升级和维护降低售后成本。 什么是BootLoader 百度百科在嵌入式操作系统中BootLoader是在操作系统内核运行之前运行。可以初始化硬件设备、建立内存空间映射图从而将系统的软硬件环境带到一个合适状态以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。在嵌入式系统中通常并没有像BIOS那样的固件程序注有的嵌入式CPU也会内嵌一段短小的启动程序因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。 实际上BootLoader不仅仅在操作系统上使用在一些内存小功能应用较为简单的单片机设备上面也可以通过BootLoader来完成OTA升级。 我之前也有发过一些关于STM32远程OTA的文章但用的是第三方BootLoader而且是基于操作系统实现的BootLoader占用的内存也比较大而且不开源。 那么这一期我就来介绍一下如何自己制作一个BootLoader程序并且通过USB实现OTA升级。 1 环境搭建 关于STM32以及Keil的环境这里就不具体介绍了网上教程也很多不懂的同学自行查阅资料。 2 功能描述 在做bootloader之前一定要先想好升级的途径和方式这样才好规划分区以及制作bootloader。 方案介绍 1bootloader部分 运行时从setting里面读一些参数确定是否需要升级如果需要则把download分区的固件搬运到app分区如果不需要升级则直接跳转到app分区。 2APP部分 运行时先连接USB(以USB CDC的方式)然后等待上位机发送升级命令如果收到命令则进入下载模式。 我这里图方便USB传输固件的方式我采用的是Ymodem协议因为这个协议很多tool都可以用就不用专门做一个上位机了。如果你想用其他的协议或者自定义协议其实都是可以的稍做修改就行。 分区介绍 我用的是STM32F103内存是128K的想用内存更小的MCU也是可以的改下各个分区的内存分配就行了。 分区表如下 nameoffsetsizeboot0x080000000x00003000setting0x080030000x00001000app0x080040000x0000E000download0x080120000x0000E0003 BootLoader的制作 不管用的是什么MCU要使用OTA都离不开BootLoaderBootLoader是一个统称它其实只是一段引导程序在MCU启动的时候会先运行这段代码判断是否需要升级如果不需要升级就跳转到APP分区运行用户代码如果需要升级则先通过一些硬件接口接收和搬运要升级的新固件然后再跳转到APP分区运行新固件从而实现OTA升级。 BootLoader的制作需要根据实际的需求来做不同的运行方式或者升级方式在做法上都是有区别的包括BootLoader所需要的内存空间也不尽相同。 不过不管是用什么方式Bootloader都应该尽可能做的更小更简洁这样的话内存的开销就更小对于内存较小的MCU来说压力就没那么大了。 示例代码如下 分区定义 #define FLASH_SECTOR_SIZE 1024 #define FLASH_SECTOR_NUM 128 // 128K #define FLASH_START_ADDR ((uint32_t)0x8000000) #define FLASH_END_ADDR ((uint32_t)(0x8000000 FLASH_SECTOR_NUM * FLASH_SECTOR_SIZE))#define BOOT_SECTOR_ADDR 0x08000000 // BOOT sector start address #define BOOT_SECTOR_SIZE 0x3000 // BOOT sector size #define SETTING_SECTOR_ADDR 0x08003000 // SETTING sector start address #define SETTING_SECTOR_SIZE 0x1000 // SETTING sector size #define APP_SECTOR_ADDR 0x08004000 // APP sector start address
#define APP_SECTOR_SIZE 0xE000 // APP sector size #define DOWNLOAD_SECTOR_ADDR 0x08012000 // Download sector start address #define DOWNLOAD_SECTOR_SIZE 0xE000 // Download sector size 程序跳转 uint8_t jump_app(uint32_t app_addr) {uint32_t jump_addr;jump_callback cb;if ((((__IO uint32_t)app_addr) 0x2FFE0000 ) 0x20000000) { jump_addr (__IO uint32_t) (app_addr 4); cb (jump_callback)jump_addr; set_MSP(*(IO uint32_t*)app_addr); cb();return 1;} return 0; }主函数 void print_boot_message(void) {printf(———- Enter BootLoader ———-\r\n);printf(\r\n);printf( flash pration table \r\n);printf(| name | offset | size |\r\n);printf(————————————–\r\n);printf(| boot | 0x08000000 | 0x00003000 |\r\n);printf(| setting | 0x08003000 | 0x00001000 |\r\n);printf(| app | 0x08004000 | 0x0000E000 |\r\n);printf(| download | 0x08012000 | 0x0000E000 |\r\n);printf(\r\n); }int main() {process_status process;uint16_t i;uint8_t boot_state;uint8_t down_buf[128];uint32_t down_addr;uint32_t app_addr;uart1_init();print_boot_message();boot_parameter.process read_setting_boot_state();boot_parameter.addr APP_SECTOR_ADDR;while (1) {process get_boot_state();switch (process) {case START_PROGRAM:printf(start app…\r\n);delay_ms(50);if (!jump_app(boot_parameter.addr)) {printf(no program\r\n);delay_ms(1000);}printf(start app failed\r\n);break;case UPDATE_PROGRAM:printf(update app program…\r\n);app_addr APP_SECTOR_ADDR;down_addr DOWNLOAD_SECTOR_ADDR;printf(app addr: 0x%08X \r\n, app_addr);printf(down addr: 0x%08X \r\n, down_addr);printf(erase mcu flash…\r\n);mcu_flash_erase(app_addr, APP_ERASE_SECTORS); printf(mcu flash erase success\r\n);printf(write mcu flash…\r\n);// memset(down_buf, 0, sizeof(down_buf));for (i 0; i APP_ERASE_SECTORS * 8; i){mcu_flash_read(down_addr, down_buf[0], 128);delay_ms(5);mcu_flash_write(app_addr, down_buf[0], 128);delay_ms(5);down_addr 128;app_addr 128;// printf(mcu_flash_write: %d\r\n, i);}printf(mcu flash write success\r\n);set_boot_state(UPDATE_SUCCESS);break;case UPDATE_SUCCESS:printf(update success\r\n);boot_state UPDATE_SUCCESS_STATE;write_setting_boot_state(boot_state);set_boot_state(START_PROGRAM);break;default:break;}} }关于bootloader详细的讲解可以看下我之前发的博客 STM32 OTA应用开发——自制BootLoader 完整代码下载地址https://download.csdn.net/download/ShenZhen_zixian/87462312 4 APP的制作 APP部分根据自己实际的功能来做我这里用的是USB CDC连接PC端然后传输固件的协议用的是Ymodem。 实际上USB也可以用HID或者其他的协议也是可以自定义只要能正确的把固件从PC端搬运到MCU的flash就行了。 示例代码如下 Ymodem协议部分 注详细的协议解析这里就不讲解了不懂的同学自行查阅资料。 void ymodem_ack(void) {usb_printf(%c\r, YMODEM_ACK); }void ymodem_nack(void) {usb_printf(%c\r, YMODEM_NAK);}void ymodem_c(void) {usb_printf(%c\r, YMODEM_C); }void set_ymodem_status(process_status process) {ymodem.process process; }process_status get_ymodem_status(void) {process_status process ymodem.process;return process; }void ymodem_start(ymodem_callback cb) {if (ymodem.status 0) {ymodem.cb cb;} }void ymodem_recv(download_buf_t *p) {uint8_t type p-data[0];switch (ymodem.status) {case 0:if (type YMODEM_SOH) {ymodem.process BUSY;ymodem.addr APP_SECTOR_ADDR;mcu_flash_erase(ymodem.addr, ERASE_SECTORS);ymodem_ack();ymodem_c();ymodem.status;}else if (type 1) {// 为了方便调试简单发一个字符1就可以进入升级模式了printf(enter update mode\r\n);ymodem.process UPDATE_PROGRAM;}break;case 1:if (type YMODEM_SOH || type YMODEM_STX) {if (type YMODEM_SOH) {mcu_flash_write(ymodem.addr, p-data[3], 128);ymodem.addr 128;}else {mcu_flash_write(ymodem.addr, p-data[3], 1024);ymodem.addr 1024;}ymodem_ack();}else if (type YMODEM_EOT) {ymodem_nack();ymodem.status;}else {ymodem.status 0;}break;case 2:if (type YMODEM_EOT) {ymodem_ack();ymodem_c();ymodem.status;}break;case 3:if (type YMODEM_SOH) {ymodem_ack();ymodem.status 0;ymodem.process UPDATE_SUCCESS;}}p-len 0; }void ymodem_handle(void) {uint8_t boot_state;process_status process;process get_ymodem_status();switch (process) {case START_PROGRAM:break;case UPDATE_PROGRAM:usb_printf(C\r\n);delay_ms(1000);break;case UPDATE_SUCCESS:boot_state UPDATE_PROGRAM_STATE;mcu_flash_erase(SETTING_BOOT_STATE, 1);mcu_flash_write(SETTING_BOOT_STATE, boot_state, 1);printf(firmware download success\r\n);printf(system reboot…\r\n);delay_ms(2000);system_reboot();break;default:break;} }主函数 #define APP_VERSION V100 void print_boot_message(void) {printf(\r\n);printf(————– Enter APP ————-\r\n);printf (app version is: %s\r\n, APP_VERSION);printf(\r\n); }void user_usb_init(void) {USB_Port_Set(0); delay_ms(700);USB_Port_Set(1); Set_USBClock(); USB_Interrupts_Config(); USB_Init(); }int main(void) {SysTick_Init_Config();USART1_Init_Config(115200);print_boot_message();ymodem_init();user_usb_init();printf (app init success\r\n);while (1){ymodem_handle();} }修改中断向量 bootloader的运行地址是在起始地址上的所以中断向量是0不用改。 但是app的运行地址是在起始地址上做了偏移的所以中断向量也要改不然会运行会出问题。 #define VECT_TAB_OFFSET 0x4000完整代码下载地址https://download.csdn.net/download/ShenZhen_zixian/87462312 5 烧录下载配置 我们的Bootloader做好以后需要烧录到MCU里面可以直接用Keil uVison来下载也可以用J-Flash或者其他这个都没关系但是要注意内存的分配要把固件烧到对应的内存地址上。 1BootLoader部分 我这里做出来的bootloader bin只有8K不过为了方便后续在这部分增加新功能我实际分配了12K的空间地址区间是0x08000000-0x08003000。 如果是用keil下载的话需要注意flash的配置具体如下 如果是用J-Flash或者STlink的工具烧录的话注意烧录的起始地址是0x08000000就好了。 2APP部分 跟BootLoader一样我们按照前面分配好的空间配置APP的参数。 如果是用J-Flash或者STlink的工具烧录的话注意烧录的起始地址是0x08004000就好了。 6 运行测试 用串口助手查看运行log我这里用的是XShell用其他的也是可以的。 不需要升级时直接跳转到App区如下图
进入APP之后往USB发送一个字符1进入升级模式然后通过调试工具发送新固件的bin文件。 注为了方便调试才用了一个字符1实际使用的话最好改一下太简单的话容易出现误操作。调试工具我用的是XShell实际上用其他工具也行只要支持Ymodem方式传输文件即可。 串口调试窗口log如下图
USB调试窗口log如下
结束语 好了关于自制BootLoader并实现USB OTA升级的介绍就讲到这里本文列举的例子其实只是升级的其中一种方式只是提供一个思路不是唯一的方法实际上最好还是根据自己实际的需求来做。 需要源码的同学可以在下面的链接下载我把BootLoader和APP都上传了。 完整代码下载地址https://download.csdn.net/download/ShenZhen_zixian/87462312 本文如果你有什么问题或者有更好的方法欢迎在评论区留言。