欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识!
您现在的位置是: 首页

stm32F4 IAP实现原理讲解以及中断向量表的偏移

程序员文章站 2022-07-04 20:07:55
...

一、IAP原理

IAP即是在应用编程, IAP 是用户自己的程序在运行过程中对User Flash 的部分区域进行烧写,目的是为了在产品发布后可以方便地通过预留的通信口对产
品中的固件程序进行更新升级。 通常实现IAP 功能时,即用户程序运行中作自身的更新操作,所以需要在设计固件程序时编写两个项目代码,第一个项目程序不执行正常的功能操作,而只是通过某种通信方式(如 USB、USART)接收程序或数据,执行对第二部分代码的更新;第二个项目代码才是真正的功能代码。这两部分项目代码都同时烧录在 User Flash 中,当芯片上电后,首
先是第一个项目代码开始运行,它作如下操作:
1)检查是否需要对第二部分代码进行更新
2)如果不需要更新则转到 第4个步骤
3)执行更新操作
4)跳转到第二部分代码执行

二、stm32正常的程序运行流程

STM32 的内部闪存( FLASH)地址起始于 0x08000000,一般情况下,程序文件就从此地址开始写入。此外STM32其内部通过一张“中断向量表”来响应中断,程序启动后,将首先从“中断向量表”取出复位中断向量执行复位中断程序完成启动,而这张“中断向量表”的起始地址是0x08000004,当中断来临, STM32 的内部硬件机制亦会自动将 PC 指针定位到“中断向量表”处,并根据中断源取出对应的中断向量执行中断服务程序。
在图1中, STM32 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;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 函数执行过程中,如果收到中断请求(发生重中断),此时STM32 强制将 PC 指针指回中断向量表处,如图标号③所示;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。
stm32F4 IAP实现原理讲解以及中断向量表的偏移

三、IAP程序运行流程

在下图2 所示流程中, STM32 复位后,还是从 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,在运行完复位中断服务程序之后跳转到IAP 的 main 函数,如图标号①所示,此部分同图1 一样;在执行完 IAP 以后(即将新的 APP 代码写入 STM32的FLASH,灰底部分。新程序的复位中断向量起始地址为 0X08000004+N+M),跳转至新写入程序的复位向量表,取出新程序的复位中断向量的地址,并跳转执行新程序的复位中断服务程序,随后跳转至新程序的 main 函数,如图标号②和③所示,同样 main 函数为一个死循环,并且注意到此时 STM32 的FLASH,在不同位置上,共有两个中断向量表。在 main 函数执行过程中,**如果 CPU 得到一个中断请求, PC 指针仍强制跳转到地址0X08000004 中断向量表处,而不是新程序的中断向量表,如图标号④所示;程序再根据我们设置的中断向量表偏移量,跳转到对应中断源新的中断服务程序中,如图标号⑤所示;在执行完中断服务程序后,程序返回 main 函数继续运行,如图标号⑥所示。**通过以上两个过程的分析,我们知道 IAP 程序必须满足两个要求:

1) 新程序必须在 IAP 程序之后的某个偏移量为 x 的地址开始;
2) 必须将新程序的中断向量表相应的移动,移动的偏移量为 x;

stm32F4 IAP实现原理讲解以及中断向量表的偏移

四、程序起始地址的设置

如下图,在keil设置程序要烧录的地址,点击 Options for Targe-> Target选项卡
stm32F4 IAP实现原理讲解以及中断向量表的偏移
默认的条件下,图中 IROM1 的起始地址( Start)一般为 0X08000000,大小(Size)为0X80000,即从0X08000000 开始的512K 空间为我们的程序存储(假设使用的STM32F103ZET6,其 FLASH大小是 512K)。而图中,我们设置起始地址( Start)为 0X08010000,即偏移量为 0X10000( 64K字节),因而,留给 APP 用的 FLASH 空间( Size)只有0X80000-0X10000=0X70000( 448K 字节)大小了。设置好 Start 和Szie,就完成APP 程序的起始地址设置。

五.程序中如何设置中断向量表的偏移量

看完三IAP程序运行流程的讲解,想必知道了第二部分程序得设置中断向量表的偏移量,否则如果第二部分程序存在中断功能,当发生中断时,程序不能正确的找到对应的中断函数。后面会做实验验证结果,接下来请看如何改中断向量表的偏移地址,我使用的是stm32f407,打开System_stm32f4xx.c这个文件,在
void SystemInit(void)这个函数中有如下代码:
#ifdef VECT_TAB_SRAM
SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET;
#else
SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET;
#endif
我们没有定义VECT_TAB_SRAM这个宏,所以执行的是
SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET;
其中VECT_TAB_OFFSET就是偏移量,代码的定义是
#define VECT_TAB_OFFSET 0x00
把它修改成你需要的偏移量即可,比如第二部分代码要放在0x08000100,那么偏移量就是0x100,即改成
#define VECT_TAB_OFFSET 0x100即可。

至于为什么要在SystemInit(void)里面改这个,请查看启动文件,相关部分代码如下:
Reset_Handler PRO
EXPORT Reset_Handler [WEAK]
IMPORT SystemInit
IMPORT __main

             LDR     R0, =SystemInit
             BLX     R0
             LDR     R0, =__main
             BX      R0
             ENDP

程序在进入复位中断后,先执行SystemInit这个函数后,才跳到main函数去执行,所以中断向量表的地址在执行main函数前就已经设置了

六、实验验证

1.我写了第一部分的程序,支持跳转到第二部分程序
2.第二部分程序,定义了一个中断函数,当按下按键1,则进入外部中断0点亮LED1
3.第二部分程序我先不修改中断偏移量,烧录完两个程序,当我按下按键,LED1不亮,证明程序没有跳转到中断函数执行
4.第二部分程序我修改中断偏移量,烧录完两个程序,当我按下按键,LED1点亮,证明修改了中断偏移量后程序跑入的是第二部分程序的中断函数

相关标签: stm32