(扩展-IAP主要用于产品出厂后应用程序的更新作用,考虑到出厂时要先烧写IAP 再烧写APP应用程序要烧写2次增加工人劳动力基础上写了“STM32 IAP+APP ==>双剑合一”链接稍后发)
一、在进入主题之前我们先了解一些必要的基础知识----stm32系列芯片的种类和型号:
startup_stm32f10x_cl.s 互联型的器件,STM32F105xx,STM32F107xx
startup_stm32f10x_hd.s 大容量的STM32F101xx,STM32F102xx,STM32F103xx
startup_stm32f10x_hd_vl.s 大容量的STM32F100xx
startup_stm32f10x_ld.s 小容量的STM32F101xx,STM32F102xx,STM32F103xx
startup_stm32f10x_ld_vl.s 小容量的STM32F100xx
startup_stm32f10x_md.s 中容量的STM32F101xx,STM32F102xx,STM32F103xx
startup_stm32f10x_md_vl.s 中容量的STM32F100xx (我项目中用的是此款芯片 stm32f100CB)
startup_stm32f10x_xl.s FLASH在512K到1024K字节的STM32F101xx,STM32F102xx,STM32F103xx
(例如:像stm32f103re 这个型号的 芯片flash是512k 的, 启动文件用startup_stm32f10x_xl.s 或者startup_stm32f10x_hd.s 都可以;)
cl:互联型产品,stm32f105/107系列
vl:超值型产品,stm32f100系列
xl:超高密度产品,stm32f101/103系列
ld:低密度产品,FLASH小于64K
md:中等密度产品,FLASH=64 or 128
hd:高密度产品,FLASH大于128
二、在拿到ST公司官方的IAP 程序后 我们要思考几点:
1.ST 官方IAP是什么针对什么芯片型号的,我们要用的又是什么芯片型号;
2.我们要用官方IAP适合我们芯片的程序升级使用,要在原有的基础上做那些改变;
(我的资源里有官方IAP源码:http://download.csdn.net/detail/yx_l128125/6445811)
初略看了一下IAP源码后,现在我们可以回答一下上面的2个问题了:
1.官网刚下载的IAP针对的是stm32f103c8芯片的,所以他的启动代码文件选择的是 startup_stm32f10x_md.s,而我的芯片是stm32f100cb,所以我的启动代码文件选择的是 startup_stm32f10x_md_lv.s
2 .第二个问题就是今天我们要做详细分析才能回答的问题了;
(1).知道了IAP官方源码的芯片和我们要用芯片的差异,首先我们要在源码的基础上做芯片级的改动;
A.首先改变编译器keil的芯片型号上我们要改成我们的芯片类型---STM32F100CB;
B.在keil的options for targer 选项C/C++/PREPROMCESSOR symbols的Define栏里定义,把有关STM32F10X_MD的宏定义改成:STM32F10X_MD_VL
也可以在STM32F10X.H里用宏定义
/* Uncomment the line below according to the target STM32 device used in your
application
*/
#if !defined (STM32F10X_LD) && !defined (STM32F10X_LD_VL) && !defined (STM32F10X_MD) && !defined (STM32F10X_MD_VL) && !defined (STM32F10X_HD) && !defined (STM32F10X_HD_VL) && !defined (STM32F10X_XL) && !defined (STM32F10X_CL)
/* #define STM32F10X_LD */ /*!< STM32F10X_LD: STM32 Low density devices */
/* #define STM32F10X_LD_VL */ /*!< STM32F10X_LD_VL: STM32 Low density Value Line devices */
/* #define STM32F10X_MD */ /*!< STM32F10X_MD: STM32 Medium density devices */
#define STM32F10X_MD_VL /*!< STM32F10X_MD_VL: STM32 Medium density Value Line devices */
/* #define STM32F10X_HD */ /*!< STM32F10X_HD: STM32 High density devices */
/* #define STM32F10X_HD_VL */ /*!< STM32F10X_HD_VL: STM32 High density value line devices */
/* #define STM32F10X_XL */ /*!< STM32F10X_XL: STM32 XL-density devices */
/* #define STM32F10X_CL */ /*!< STM32F10X_CL: STM32 Connectivity line devices */
#endif
上面代码说的是如果没有定义 STM32F10X_MD_VL, 则宏定义 STM32F10X_MD_VL
C.外部时钟问价在stm32f10x.h 依据实际修改,原文是 说如果没有宏定义外部时钟HES_VALUE的值,但是宏定义了stm32f10x_cl 则外部时钟设置为25MHZ, 否则外部时钟都设置为8MHZ; 我用的外部晶振是8MHZ的所以不必修改这部分代码;
#if !defined HSE_VALUE
#ifdef STM32F10X_CL
#define HSE_VALUE ((uint32_t)25000000) // Value of the External oscillator in Hz
#else
#define HSE_VALUE ((uint32_t)8000000) //Value of the External oscillator in Hz #endif /* STM32F10X_CL */#endif /* HSE_VALUE */
D.做系统主频时钟的更改
system_stm32f10x.c的系统主频率,依实际情况修改 ;我用的芯片主频时钟是24MHZ;
#if defined (STM32F10X_LD_VL) || (defined STM32F10X_MD_VL) || (defined STM32F10X_HD_VL)
/* #define SYSCLK_FREQ_HSE HSE_VALUE */
#define SYSCLK_FREQ_24MHz 24000000
#else
/* #define SYSCLK_FREQ_HSE HSE_VALUE */
#define SYSCLK_FREQ_24MHz 24000000
/* #define SYSCLK_FREQ_36MHz 36000000 */
/* #define SYSCLK_FREQ_48MHz 48000000 */
/* #define SYSCLK_FREQ_56MHz 56000000 */
/*#define SYSCLK_FREQ_72MHz 72000000*/
#endif
E.下面是关键部分操作了,在说这部分操作前我们先来说一下内存映射:
下图在stm32f100芯片手册的29页,我们只截取关键部分
从上图我们看出几个关键部分:
1.内部flash 是从0x0800 0000开始 到0x0801 FFFF 结束, 0x0801FFFF-0x0800 0000= 0x20000 =128k 128也就是flash的大小;
2.SRAM的开始地址是 0x2000 0000 ;
我们要把我们的在线升级程序IAP放到FLASH里以0x0800 0000 开始的位置, 应用程序放APP放到以0x08003000开始的位置,中断向量表也放在0x0800 3000开始的位置;如图
所以我们需要先查看一下misc.h文件中的中断向量表的初始位置宏定义为 NVIC_VectTab_Flash 0x0800 0000
那么要就要设置编译器keil 中的 options for target 的target选项中的 IROM1地址 为0x0800 0000 大小为 0x20000即128K;
IRAM1地址为0x2000 0000 大小为0x2000;
(提示:这一项IROM1 地址 即为当前程序下载到flash的地址的起始位置)
下面我们来分析一下修改后的IAP代码:
/*******************************************************************************
* @函数名称 main
* @函数说明 主函数
* @输入参数 无
* @输出参数 无
* @返回参数 无
*******************************************************************************/
int main(void)
{
//Flash 解锁
FLASH_Unlock();
//配置PA15管脚
KEY_Configuration() ;
//配置串口1
IAP_Init();
//PA15是否为低电平
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_15) == 0x00)
{
//执行IAP驱动程序更新Flash程序
SerialPutString("\r\n======================================================================");
SerialPutString("\r\n= (C) COPYRIGHT 2011 Lierda =");
SerialPutString("\r\n= =");
SerialPutString("\r\n= In-Application Programming Application (Version 1.0.0) =");
SerialPutString("\r\n= =");
SerialPutString("\r\n= By wuguoyan =");
SerialPutString("\r\n======================================================================");
SerialPutString("\r\n\r\n");
Main_Menu ();
}
//否则执行用户程序
else
{
//判断用处是否已经下载了用户程序,因为正常情况下此地址是栈地址
//若没有这一句话,即使没有下载程序也会进入而导致跑飞。
if (((*(__IO uint32_t*)ApplicationAddress) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
{
SerialPutString("Execute user Program\r\n\n");
//跳转至用户代码
JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (ApplicationAddress + 4);
Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;
//初始化用户程序的堆栈指针
__set_MSP(*(__IO uint32_t*) ApplicationAddress);
Jump_To_Application();
}
else
{
SerialPutString("no user Program\r\n\n");
}
}
这里重点说一下几句经典且非常重要的代码:
第一句: if (((*(__IO uint32_t*)ApplicationAddress) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000) //判断栈定地址值是否在0x2000 0000 - 0x 2000 2000之间
怎么理解呢? (1),在程序里#define ApplicationAddress 0x8003000 ,*(__IO uint32_t*)ApplicationAddress) 即取0x8003000开始到0x8003003 的4个字节的值, 因为我们的应用程序APP中设置把 中断向量表 放置在0x08003000 开始的位置;而中断向量表里第一个放的就是栈顶地址的值
也就是说,这句话即通过判断栈顶地址值是否正确(是否在0x2000 0000 - 0x 2000 2000之间) 来判断是否应用程序已经下载了,因为应用程序的启动文件刚开始就去初始化化栈空间,如果栈顶值对了,说应用程已经下载了启动文件的初始化也执行了;
第二句: JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (ApplicationAddress + 4); [ common.c文件第18行定义了: pFunction Jump_To_Application;]
ApplicationAddress + 4 即为0x0800 3004 ,里面放的是中断向量表的第二项“复位地址” JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (ApplicationAddress + 4); 之后此时JumpAddress
第三句: Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;
startup_stm32f10x_md_lv. 文件中别名 typedef void (*pFunction)(void); 这个看上去有点奇怪;正常第一个整型变量 typedef int a; 就是给整型定义一个别名 a
void (*pFunction)(void); 是声明一个函数指针,加上一个typedef 之后 pFunction只不过是类型 void (*)(void) 的一个别名;例如:
pFunction a1,a2,a3;
void fun(void)
{
......
}
a1 = fun;
所以,Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress; 此时Jump_To_Application指向了复位函数所在的地址;
第四 、五句: __set_MSP(*(__IO uint32_t*) ApplicationAddress); \\设置主函数栈指针
Jump_To_Application(); \\执行复位函数
我们看一下启动文件startup_stm32f10x_md_vl。s 中的启动代码,更容易理解
移植后的IAP代码在我的资源(如果是stm32f100cb的芯片可以直接用):http://download.csdn.net/detail/yx_l128125/6475219
三、我们来简单看下启动文件中的启动代码,分析一下这更有利于我们对IAP的理解: (下面这篇文章写的非常好,有木有!)
下文来自于:http://blog.sina.com.cn/s/blog_69bcf45201019djx.html
解析 STM32 的启动过程
解析STM32的启动过程
当前的嵌入式应用程序开发过程里,并且C语言成为了绝大部分场合的最佳选择。如此一来main函数似乎成为了理所当然的起点——因为C程序往往从main函数开始执行。但一个经常会被忽略的问题是:微控制器(单片机)上电后,是如何寻找到并执行main函数的呢?很显然微控制器无法从硬件上定位main函数的入口地址,因为使用C语言作为开发语言后,变量/函数的地址便由编译器在编译时自行分配,这样一来main函数的入口地址在微控制器的内部存储空间中不再是绝对不变的。相信读者都可以回答这个问题,答案也许大同小异,但肯定都有个关键词,叫“启动文件”,用英文单词来描述是“Bootloader”。
无论性能高下,结构简繁,价格贵贱,每一种微控制器(处理器)都必须有启动文件,启动文件的作用便是负责执行微控制器从“复位”到“开始执行main函数”中间这段时间(称为启动过程)所必须进行的工作。最为常见的51,AVR或MSP430等微控制器当然也有对应启动文件,但开发环境往往自动完整地提供了这个启动文件,不需要开发人员再行干预启动过程,只需要从main函数开始进行应用程序的设计即可。
话题转到STM32微控制器,无论是keil
uvision4还是IAR EWARM开发环境,ST公司都提供了现成的直接可用的启动文件,程序开发人员可以直接引用启动文件后直接进行C应用程序的开发。这样能大大减小开发人员从其它微控制器平台跳转至STM32平台,也降低了适应STM32微控制器的难度(对于上一代ARM的当家花旦ARM9,启动文件往往是第一道难啃却又无法逾越的坎)。
相对于ARM上一代的主流ARM7/ARM9内核架构,新一代Cortex内核架构的启动方式有了比较大的变化。ARM7/ARM9内核的控制器在复位后,CPU会从存储空间的绝对地址0x000000取出第一条指令执行复位中断服务程序的方式启动,即固定了复位后的起始地址为0x000000(PC = 0x000000)同时中断向量表的位置并不是固定的。而Cortex-M3内核则正好相反,有3种情况:
1、 通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于SRAM区,即起始地址为0x2000000,同时复位后PC指针位于0x2000000处;
2、 通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于FLASH区,即起始地址为0x8000000,同时复位后PC指针位于0x8000000处;
3、 通过boot引脚设置可以将中断向量表定位于内置Bootloader区,本文不对这种情况做论述;
而Cortex-M3内核规定,起始地址必须存放堆顶指针,而第二个地址则必须存放复位中断入口向量地址,这样在Cortex-M3内核复位后,会自动从起始地址的下一个32位空间取出复位中断入口向量,跳转执行复位中断服务程序。对比ARM7/ARM9内核,Cortex-M3内核则是固定了中断向量表的位置而起始地址是可变化的。
有了上述准备只是后,下面以STM32的2.02固件库提供的启动文件“stm32f10x_vector.s”为模板,对STM32的启动过程做一个简要而全面的解析。
程序清单一:
;文件“stm32f10x_vector.s”,其中注释为行号
DATA_IN_ExtSRAM EQU 0 ;1
Stack_Size EQU 0x00000400 ;