stm32F4 IAP实现原理讲解以及中断向量表的偏移
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。
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;
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
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
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