帶串口屏顯示的Bootloader

本程序編寫基于秉火霸道STM32F103ZET6運(yùn)行環(huán)境。

在實(shí)際的產(chǎn)品開發(fā)中，一般包含:

• 1、BootLoader 引導(dǎo)程序

• 2、APP_BAK 應(yīng)用程序備份恢復(fù)區(qū)

• 3、APP 應(yīng)用程序

網(wǎng)上很多講解這方面的知識(shí)感覺很高端，讓人覺得這是一個(gè)牛逼的東西，但我是這么來理解的,它們倆都是普通的應(yīng)用程序，只不過把這些普通的應(yīng)用程序分別在單片機(jī)的FLASH中分開三個(gè)區(qū)域來存儲(chǔ)而已，然后程序通過指針來實(shí)現(xiàn)偏移，跳轉(zhuǎn)到其中的某個(gè)區(qū)域，來執(zhí)行對(duì)應(yīng)區(qū)域的程序，僅此而已，再牛逼點(diǎn)的Linux，不也一樣是這樣么？

那這樣子做有什么好處呢？

打個(gè)比方，像很多公司，每次燒寫程序的時(shí)候都要把機(jī)子拆開再燒寫，再裝回去，這樣很麻煩，又影響生產(chǎn)效率，那我們?cè)趺磥韺?shí)現(xiàn)呢？

• 1、假設(shè)我的設(shè)備沒有USB口，但有wifi或者其它無線模塊，我就可以在bootloader端實(shí)現(xiàn)一個(gè)與云端通信的程序，用來接受云端的數(shù)據(jù)(APP)，然后拷貝到APP的備份區(qū)，這個(gè)時(shí)候做下檢驗(yàn)，確保備份區(qū)的程序和云端的程序是一致的，然后就可以通過指針跳轉(zhuǎn)到備份區(qū)來運(yùn)行新的程序了，如果發(fā)現(xiàn)更新的程序有貓膩，還可以恢復(fù)回原來的應(yīng)用程序(程序員自己去實(shí)現(xiàn)這個(gè)邏輯)。

• 2、假設(shè)我的設(shè)備只有一個(gè)USB口，我既要讓它能下載程序，又要讓它能訪問存儲(chǔ)在外掛FLASH里的數(shù)據(jù)(比如是個(gè)EXCEL表格或者其它用戶數(shù)據(jù))，那怎么來做呢？不可能用戶程序在跑的過程中你給它下載程序吧？

最好的做法是這樣的，將它分成兩個(gè)程序來做，分別是BootLoader、APP

比如你的設(shè)備有好幾個(gè)按鍵，分別是左、右、確認(rèn)、返回、電源。

我們以第2點(diǎn)來說明：

一、BootLoader完成的功能

1.1、當(dāng)檢測(cè)到用戶同時(shí)按下左+確認(rèn)+電源按鍵時(shí)，此時(shí)進(jìn)入DFU(Device Firmware Upgrade)固件更新模式，用戶可以通過USB線將設(shè)備和PC端連接起來，然后打開上位機(jī)將已經(jīng)制作好的應(yīng)用程序(xxx.dfu)燒寫到STM32芯片的APP區(qū)域。

1.2、正常啟動(dòng)模式下，沒有識(shí)別到左+確認(rèn)+電源按鍵，由BootLoader程序跳到到用戶APP執(zhí)行,此時(shí)進(jìn)入到APP。

二、用戶APP完成的功能

2.1、完成一系列驅(qū)動(dòng)的初始化，F(xiàn)atfs等等。。。

2.2、當(dāng)識(shí)別到有USB線將設(shè)備和PC端連接時(shí)，掛載FLASH里的某個(gè)盤，然后讀取數(shù)據(jù)(用戶自己去實(shí)現(xiàn))。

這樣規(guī)劃起來感覺就簡單多了，邏輯也很清晰，接下來開始實(shí)現(xiàn)一個(gè)帶串口屏顯示的最簡單的BootLoader，功能只實(shí)現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)，后續(xù)再慢慢增加新的功能，讓它更強(qiáng)大。

三、配置基本參數(shù)

3.1、配置一個(gè)LED

3.2、配置串口2(用來實(shí)現(xiàn)串口打印)和串口4(用來驅(qū)動(dòng)串口屏

3.3、配置時(shí)鐘然后生成工程

四、畫串口屏界面

這里采用的是大彩科技的串口屏，給大家看下效果：

然后一通胡畫得到下面這個(gè)界面。

如圖所示，在BootLoader頁面(屏幕ID為0)這里添加了一個(gè)進(jìn)度條(控件2)和一張圖片(控件3)，圖片所示的二維碼是我的微信公眾號(hào)。控件1是標(biāo)題，控件4是我們用來做提示的。

五、編寫Bootloader程序

1、定義調(diào)試串口，用于看打印信息。

//定義printf的重定向函數(shù)fputc，滿足串口調(diào)試打印
int fputc(int ch, FILE* file)
{
    return HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)&ch, 1, 100);
}

2、根據(jù)串口屏手冊(cè)定義串口屏操作接口

//串口屏頁面ID===>BootLoader在第0個(gè)頁面
#define BOOTLOADER_PAGE 0
//進(jìn)度條控件，為控件2(在BootLoader的第0個(gè)頁面)
#define PROCESS_BAR_CONTROLD_ID 2
//字符串顯示控件，為控件4(在BootLoader的第0個(gè)頁面)
#define TIP 4
void uart4_send_byte(uint8_t one_byte)
{
    uint32_t ulReturn;
    HAL_UART_Transmit(&huart4, &one_byte, 1, 1000);
    while(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart4, UART_FLAG_TXE) != SET);
}

#define TX_8(P1) uart4_send_byte((P1)&0xFF)  //發(fā)送單個(gè)字節(jié)
#define TX_8N(P,N) SendNU8((u8 *)P,N)  //發(fā)送N個(gè)字節(jié)
#define TX_16(P1) TX_8((P1)>>8);TX_8(P1)  //發(fā)送16位整數(shù)
#define TX_16N(P,N) SendNU16((u16 *)P,N)  //發(fā)送N個(gè)16位整數(shù)
#define TX_32(P1) TX_16((P1)>>16);TX_16((P1)&0xFFFF)  //發(fā)送32位整數(shù)
#define BEGIN_CMD() TX_8(0XEE)
#define END_CMD() TX_32(0XFFFCFFFF)

//跳轉(zhuǎn)頁面
void SetScreen(uint16_t screen_id)
{
    BEGIN_CMD();
    TX_8(0xB1);
    TX_8(0x00);
    TX_16(screen_id);
    END_CMD();
}

//設(shè)置進(jìn)度條
void SetProgressValue(uint16_t screen_id, uint16_t control_id, uint32_t value)
{
    BEGIN_CMD();
    TX_8(0xB1);
    TX_8(0x10);
    TX_16(screen_id);
    TX_16(control_id);
    TX_32(value);
    END_CMD();
}
//發(fā)送字符串
void SendStrings(uint8_t *str)
{
    while(*str)
    {
        TX_8(*str);
        str++;
    }
}

//設(shè)置文本
void SetTextValue(uint16_t screen_id, uint16_t control_id, uint8_t *str)
{
    BEGIN_CMD();
    TX_8(0xB1);
    TX_8(0x10);
    TX_16(screen_id);
    TX_16(control_id);
    SendStrings(str);
    END_CMD();
}

3、編寫B(tài)ootLoader程序邏輯

程序主要存儲(chǔ)在STM32的內(nèi)部FLASH中，我們來看看這張圖，我們希望開機(jī)的第一個(gè)程序就是BootLoader，然后通過BootLoader再跳轉(zhuǎn)到APP，所以BootLoader的起始執(zhí)行地址不變，為0x8000000。

那我們的APP在放在哪里呢？我這里把APP放在0x8002000這個(gè)位置，所以在BootLoader程序中定義一個(gè)宏，代表APP的地址。

//APP在內(nèi)部FLASH中的位置
#define APP_RUNING_ADDRESS    0x8002000

實(shí)現(xiàn)主程序

typedef  void (*pFunction)(void);
/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
	int timeout = 10 ;
	int Process_Bar_Update = 0 ;
	uint32_t JumpAddress;
	pFunction Jump_To_Application;
  /* USER CODE END 1 */
  

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART2_UART_Init();
  MX_UART4_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	//解鎖內(nèi)部FLASH
	HAL_FLASH_Unlock();
	printf("進(jìn)入BootLoader.....\n");
	SetTextValue(BOOTLOADER_PAGE,TIP,(uint8_t *)"正在啟動(dòng)中...");
	SetScreen(0);
	while(timeout--)
	{
			printf("................\n");
			HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin);
			SetProgressValue(BOOTLOADER_PAGE,PROCESS_BAR_CONTROLD_ID,Process_Bar_Update);
			Process_Bar_Update += 10;
			HAL_Delay(200);
	}
	Process_Bar_Update = 0 ;
	SetProgressValue(BOOTLOADER_PAGE,PROCESS_BAR_CONTROLD_ID,100);
	printf("即將進(jìn)入用戶程序.....\n");
	SetTextValue(BOOTLOADER_PAGE,TIP,(uint8_t *)"即將進(jìn)入用戶程序...");
	if (((*(__IO uint32_t*)APP_RUNING_ADDRESS) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
	{
		//這一句一定要加上，否則跳轉(zhuǎn)到APP后程序會(huì)跑飛
		__disable_irq();
		//最好把使用到的外設(shè)失能
		HAL_DeInit();
		//最好把使用到的時(shí)鐘失能
		HAL_RCC_DeInit();
		//跳轉(zhuǎn)到用戶代碼
		JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (APP_RUNING_ADDRESS + 4);
		Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;
		//初始化用戶程序的堆棧指針
	  __set_MSP(*(__IO uint32_t*) APP_RUNING_ADDRESS);
		Jump_To_Application();
	}
	else
	{
		printf("當(dāng)前地址%p沒有用戶程序\n",(uint32_t *)APP_RUNING_ADDRESS);
		HAL_DeInit();
	}
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

運(yùn)行結(jié)果:

接下來跳轉(zhuǎn)到我開發(fā)的APP程序：

指定APP程序向量表偏移

APP界面：打開報(bào)警燈：

案例程序以及UI工程下載

BootLoader+UI

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1XBkneZOQqrDSo4JU27kkbQ
提取碼：b1m7
復(fù)制這段內(nèi)容后打開百度網(wǎng)盤手機(jī)App，操作更方便哦

應(yīng)用程序還不完善，后續(xù)再提供。

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