stm32f103RET6串口软件升级stm32cubeide开发平台

<think>我们正在使用STM32CubeIDE开发环境，目标芯片是STM32F103RET6，需要实现串口软件升级功能（也称为IAP，In-Application Programming）。串口IAP允许我们通过串口将新的固件程序下载到微控制器的Flash存储器中，而无需使用JTAG/SWD等调试器。这在产品发布后更新固件非常有用。 ###实现步骤概述1.**划分Flash空间**：将Flash存储器分为两个部分，一部分用于存放IAP引导程序（Bootloader），另一部分用于存放用户应用程序（APP）。 2. **编写Bootloader程序**：该程序负责通过串口接收新的固件数据，并将其写入到APP区域的Flash中。完成写入后，跳转到APP区域执行。3.**编写APP程序**：用户应用程序，需要配置中断向量表偏移和编译选项，使其能够从APP区域的起始地址运行。4.**通信协议**：定义Bootloader和上位机（如PC）之间的通信协议，用于传输固件数据。通常包括数据包格式、校验（如CRC）等。 5. **跳转机制**：Bootloader在完成更新后，跳转到APP执行；同时，APP在需要更新时（如接收到特定指令）能够跳转回Bootloader。###详细步骤####1. Flash空间划分以STM32F103RET6为例，其Flash容量为512KB（0x08000000 -0x0807FFFF）。我们可以将其划分为：- **Bootloader区域**：从0x08000000开始，大小根据实际需要（例如16KB，即0x4000）。因此，Bootloader占用地址范围：0x08000000-0x08003FFF。- **APP区域**：从0x08004000开始，占用剩余空间（512KB-16KB=496KB，即0x7C000字节）。地址范围：0x08004000 -0x0807FFFF。 >注意：实际划分大小需根据Bootloader代码大小调整，确保足够存放Bootloader程序。####2.编写Bootloader程序在STM32CubeIDE中创建Bootloader工程：-设置工程的Flash起始地址为0x08000000，大小为0x4000（16KB）。-实现串口接收功能（例如使用USART1），并定义通信协议。一个简单的协议如下：-上位机发送固件信息（如固件大小、数据包数量等）。-然后发送固件数据包，每个数据包包含序号、数据、校验（如CRC16）。- Bootloader对每个数据包进行校验，并写入Flash。 -在接收完所有数据并写入后，进行整体校验，然后跳转到APP起始地址（0x08004000）。跳转到APP的代码示例： ```ctypedef void(*pFunction)(void);pFunctionJump_To_Application;uint32_t JumpAddress;//检查APP起始地址是否有有效的栈指针（即用户程序是否有效） if(((*(__IO uint32_t*)APP_ADDRESS)&0x2FFE0000)==0x20000000){//设置跳转地址JumpAddress= *(__IOuint32_t*)(APP_ADDRESS+4);//复位处理函数的地址Jump_To_Application =(pFunction)JumpAddress;//初始化用户程序的栈指针__set_MSP(*(__IO uint32_t*)APP_ADDRESS);//跳转Jump_To_Application();} ```####3.编写APP程序在另一个工程中编写用户应用程序： -设置工程的Flash起始地址为0x08004000，Flash大小为0x7C000（496KB）。-配置中断向量表偏移：在main函数的最开始（在初始化任何外设之前）添加以下代码：```cSCB->VTOR =FLASH_BASE|0x4000; //设置中断向量表偏移为0x4000```-编译选项：在工程的属性中，修改链接脚本（.ld文件）或通过IDE配置，将Flash起始地址改为0x08004000，大小改为0x7C000。 ####4.通信协议Bootloader与上位机之间需要定义可靠的通信协议。例如： -上位机发送命令：开始传输、数据包、结束传输。 -每个数据包包含：包序号（2字节）、数据（例如256字节）、CRC16（2字节）。- Bootloader收到数据包后，校验CRC，并回复ACK（确认）或NACK（重发）。 ####5. APP跳转到Bootloader在APP中，如果需要更新（例如接收到特定串口指令），可以跳转回Bootloader。跳转前需要关闭所有中断，并清除相关标志。跳转代码与Bootloader跳转到APP类似，只是目标地址改为Bootloader的起始地址（0x08000000）。 ###注意事项-**Flash写入操作**：在写入Flash前需要解锁Flash，并擦除相应的扇区（使用HAL库的HAL_FLASH_Unlock,HAL_FLASHEx_Erase等函数）。- **中断处理**：Bootloader和APP使用不同的中断向量表，跳转前需要确保正确设置。- **时钟配置**：Bootloader和APP的时钟配置应一致，否则可能导致APP运行异常。如果Bootloader已经初始化了系统时钟，APP中无需再次初始化（或重新配置相同的时钟）。- **外设状态**：跳转前，Bootloader应关闭所有外设（尤其是中断），以免影响APP。 ###在STM32CubeIDE中的具体配置1.**Bootloader工程配置**：-打开工程属性 ->C/C++ Build-> Settings-> ToolSettings选项卡：- MCU GCCLinker-> General:修改Flash起始地址（-Ttext）为0x08000000-MCUGCC Linker ->Memory Settings:修改FLASH起始地址为0x08000000，长度为0x4000-在代码中，通过STM32CubeMX配置串口（如USART1）和必要的GPIO。2.**APP工程配置**：-工程属性中，修改Flash起始地址为0x08004000，长度为0x7C000。-在main函数开头添加中断向量表偏移设置。###生成相关bin文件在APP工程中，编译后需要生成.bin文件（用于通过串口传输）。在STM32CubeIDE中，可以通过以下步骤配置： 1.工程属性 ->C/C++ Build-> Settings-> BuildSteps选项卡2.在Post-build steps中添加命令：```basharm-none-eabi-objcopy -O binary"${BuildArtifactFileName}" "${BuildArtifactFileBaseName}.bin"``` ###安全考虑-可以对传输的固件进行加密，防止被篡改或窃取（参考引用[^1]提到的加密方法）。-加入固件校验（如CRC32或SHA256），确保写入的固件完整正确。 ###总结通过以上步骤，我们可以在STM32CubeIDE中实现STM32F103RET6的串口IAP功能。Bootloader程序负责接收并更新APP，而APP程序则需要配置正确的起始地址和中断向量表偏移。通信协议的设计和Flash操作是成功的关键。§§相关问题§§1.如何确保IAP过程中断电不会导致设备变砖？ 2.在IAP Bootloader中如何实现加密固件的传输和更新？ 3.如何设计一个可靠的上位机程序来发送固件数据？ 4.除了串口，还可以通过哪些接口实现IAP（如CAN、USB、以太网等）？</think>### STM32CubeIDE下实现STM32F103RET6串口软件升级方法 在STM32CubeIDE中实现串口IAP（在应用编程）功能，需要以下关键步骤： #### 1. Flash空间划分（参考手册第3章） ```c /* STM32F103RET6 512KB Flash 划分 */ #define BOOTLOADER_START 0x08000000 // IAP程序起始地址 #define APP_START 0x08004000 // 用户程序起始地址(16KB后) #define FLASH_PAGE_SIZE 0x800 // 2KB/页(根据手册确定) ``` #### 2. IAP程序开发 **核心功能：** - 串口通信协议实现（参考引用[^2]） - Flash擦写操作 - 程序跳转机制 ```c // 跳转到用户程序 void jump_to_app(void) { typedef void (*pFunction)(void); pFunction Jump_To_Application; uint32_t JumpAddress = *(__IO uint32_t*)(APP_START + 4); __disable_irq(); __set_MSP(*(__IO uint32_t*)APP_START); Jump_To_Application = (pFunction)JumpAddress; Jump_To_Application(); } // Flash写入函数 HAL_StatusTypeDef flash_write(uint32_t addr, uint8_t *data, uint32_t len) { HAL_FLASH_Unlock(); FLASH_EraseInitTypeDef erase = { .TypeErase = FLASH_TYPEERASE_PAGES, .PageAddress = addr, .NbPages = (len + FLASH_PAGE_SIZE - 1) / FLASH_PAGE_SIZE }; uint32_t fail; HAL_FLASHEx_Erase(&erase, &fail); for(uint32_t i=0; i<len; i+=4) { HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD, addr + i, *(uint32_t*)(data + i)); } HAL_FLASH_Lock(); return HAL_OK; } ``` #### 3. 用户程序配置 **关键修改：** 1. 修改链接脚本(.ld)： ```ld MEMORY { RAM (xrw) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 64K FLASH (rx) : ORIGIN = 0x08004000, LENGTH = 496K // 从16KB开始 } ``` 2. 在main()开头重设中断向量表： ```c SCB->VTOR = FLASH_BASE | 0x4000; // 设置偏移量 ``` #### 4. 通信协议设计 推荐格式（参考引用[^2]）： ``` [帧头][命令][长度][数据][校验][帧尾] ``` - 使用XMODEM或自定义协议 - 必须包含CRC32校验 - 波特率建议115200bps #### 5. 升级流程 1. 设备上电进入IAP模式 2. PC工具发送升级指令 3. MCU擦除APP区域 4. 分块传输固件（带校验） 5. 校验通过后跳转到新程序 #### 6. 安全增强（参考引用[^1]） ```c // 在IAP程序中添加读保护 HAL_FLASH_OB_Unlock(); FLASH_OBProgramInitTypeDef ob; ob.OptionType = OPTIONBYTE_RDP; ob.RDPLevel = OB_RDP_LEVEL_1; HAL_FLASHEx_OBProgram(&ob); HAL_FLASH_OB_Lock(); ``` ### 注意事项 1. **时钟配置**：IAP和APP使用相同时钟配置 2. **中断处理**：跳转前关闭所有中断 3. **超时机制**：添加接收超时自动跳转 4. **备份方案**：保留旧版本以便回滚 ### 调试建议 1. 先实现RAM到Flash的数据搬运测试 2. 使用STM32 ST-LINK Utility验证Flash写入 3. 添加LED指示升级状态 4. 串口打印调试信息