STM32的ISP升級詳解

? ? 小弟此番頭一回寫博客，心里還是小小激動的~

????其實使用CSDN有一年樣子了，每每看到大家發(fā)布的高水平博文都不禁心生敬佩！現(xiàn)在小弟也加入CSDN博客的大家庭，水平有限，望各位看官海涵吶！ 好啦，不說閑話進入正題......

**********************************我是分割線哦***********************************

????最近在做一個給STM32用ISP升級的項目，接觸到STM32廠家燒錄的Bootloader工作流程，具體官方文檔稍后上傳供大家參考，也可去ST官網(wǎng)下載文檔。接下來針對文檔中部分內(nèi)容分析其工作過程：

一、要進入該模式，需把STM32硬件上的BOOT0引腳拉高（置1），BOOT1拉低（置0），對此部分不明白的可以查閱STM32BOOT引腳的資料（網(wǎng)上一搜一大堆），不過多闡述。兩個引腳配置好對STM32復(fù)位，其在4個時鐘周期內(nèi)會自動檢測BOOT引腳相應(yīng)的配置情況，進入相應(yīng)模式（原廠Bootloader模式）下工作，此時已經(jīng)到達此次旅行的起點——USART Bootloader 模式

????此處要特別注意的是硬件上一定要用原廠規(guī)定的串口才能完成此功能！在項目我使用的是STM32F030X8，相應(yīng)的是PA9、PA10或者PA14、PA15，具體用什么串口不同型號芯片有所差異，另一份官方文檔我也會上傳，它詳細描述了不同型號芯片關(guān)于Bootloader的注意事項，兩份文檔結(jié)合即可

二、上圖展示的即是整個模式下芯片內(nèi)部的工作流程，我們只需遵照流程做事就OK

????接下來的描述中以STM32作為從機，一切發(fā)送串口命令端為主機；從機對主機的正確應(yīng)答為0X79（ACK），異常應(yīng)答為0X1F（NACK），在文檔中亦有描述：

????所有命令中，如果收到為NACK則回到用戶命令等待階段

1.首先是第一步，主機在串口發(fā)送一個字節(jié)0X7F（十六進制），STM32會根據(jù)該字節(jié)主機傳輸時的波特率自動識別雙方的通信速率（波特率）并初始化從機串口，完畢回復(fù)主機一個字節(jié)0X79（ACK）并且失能從機所有無用的外設(shè)，進入用戶命令等待階段

2.此時從機等待主機發(fā)送進一步的執(zhí)行命令，所有命令及功能描述如下圖：

????可以注意到有些命令標注了右上角的小括號，這些注釋也需要尤為關(guān)注，往往出現(xiàn)問題就是沒有仔細查看注釋內(nèi)容！

????此處要提及的就是有的芯片被RDP（讀保護）激活，如果沒有解除只有少部分命令可以使用；在擦除芯片命令（稍后介紹）的兩個中，一個型號芯片只有一個命令會起作用哦（小弟就吃過虧啊~~），希望大家引起注意。還有的注釋可以自行查看這里不介紹啦

????在裸機開發(fā)（不使用VB編寫上位機）我使用的只有從0X31（寫內(nèi)存命令）開始到0X92的7個命令，我就以此7個命令倒敘地（因為正常來說應(yīng)該先做下面事情再往上做...）介紹一下我是如何做的。

①Readout Unprotect（0X92）：解除芯片讀保護

? ? 上圖為解除讀保護主機端流程圖，很明確地首先發(fā)送兩個字節(jié)0X92和0X6D的命令組合，等待芯片回應(yīng)兩個ACK，讀保護就解除成功啦。

????需要注意的是對讀保護和寫保護無論是解除還是激活，操作成功后都會觸發(fā)芯片的復(fù)位而重新加載選項字配置并進入Bootloader模式，想進行下一步命令都要重新發(fā)0X7F讓從機初始化串口進入等待用戶命令模式哦，這里要強調(diào)強調(diào)再強調(diào)！

②Readout Protect（0X82）：激活芯片讀保護

? ? 上圖為激活芯片讀保護主機端的流程圖，與解除讀保護同理，不再描述啦

③Write Unprotect（0X73）：解除芯片對所有扇區(qū)的寫保護

????上圖為解除芯片所有扇區(qū)的寫保護主機端流程圖，與解除芯片讀保護同理哦

④Write Protect（0X63）：激活芯片部分扇區(qū)的寫保護

????細心的看官會發(fā)現(xiàn)，誒，部分扇區(qū)，什么情況呢？

????上圖為對激活芯片部分扇區(qū)寫保護主機端的流程圖，老規(guī)矩，發(fā)送兩字節(jié)命令組合0X63+0X9C等待一個ACK，接著發(fā)送一個字節(jié)N表示長度值——要寫保護的扇區(qū)數(shù)-1，發(fā)送扇區(qū)代碼N+1個字節(jié)（說實話小弟也沒有明白這里要發(fā)送的扇區(qū)代碼指的是什么，如果有前輩可以解答的話，小弟在此感激不盡吶...在這里不影響我們可以燒程序進FLASH）發(fā)送完扇區(qū)代碼，就是發(fā)送一個字節(jié)對長度值字節(jié)和代碼區(qū)字節(jié)的異或校驗值啦（這個校驗值后面會詳細說明滴），等待ACK應(yīng)答，如果成功，芯片同樣產(chǎn)生一個復(fù)位

⑤Extended Erase（0X44）：用兩個字節(jié)尋址模式擦除從一個到所有的閃存頁

????這個命令可以用戶自由擦除閃存頁

? ? 上圖為主機端自由擦除閃存頁的流程圖，開始發(fā)送兩字節(jié)組合命令0X44+0XBB，等到ACK后選擇要擦除的方式，我使用的是全部擦除命令，也就是左邊的0XFFFF來擦除所有閃存頁的代碼，接著是對上面這個兩字節(jié)命令的校驗字節(jié)，成功則回應(yīng)ACK,其實特殊擦除命令中除了0XFFFF，下面的Bank1和Bank2...小弟不才，希望知道意思的前輩能指教指教呀~

? ? 至于右邊的則是用戶可以自定義要擦除哪些頁的命令流程，首先以兩個字節(jié)形式（MSB）把要擦除的總頁數(shù)告訴BL程序，然后發(fā)送要擦除頁的編號——如：要擦除第0頁(Page 0)、第1頁(Page 1)，以兩個字節(jié)形式（MSB）發(fā)送0X00,0X00；0X00,0X01；以此類推把要擦除的頁碼都發(fā)出去，最后對前面發(fā)送的總頁數(shù)和各頁碼的異或校驗字節(jié)...等待ACK即可

? ? 一頁有多大呢？這個問題我也困惑過，不過在芯片的寄存器手冊上有個表格已經(jīng)寫得很清楚啦，要仔細查閱FLASH相關(guān)章節(jié)哦

⑥Erase（0X43）：擦除一個到所有閃存頁

????? ?其實這個命令和上面一個類似，但是我前面說了一個型號芯片只支持一個命令有效

??????上圖為擦除一個到所有閃存頁主機端的流程圖，和上一個命令類似地，這個倒是更簡單點可以直接選擇是否全部擦除的0XFF，選擇的右邊是使用頁擦除的方式，每個型號芯片的一頁大小有所不同，這里的流程表示先發(fā)送一個字節(jié)要擦除的頁數(shù)量，接著是要擦除哪些頁的編號，然后是校驗值

⑦Write Memory（0X31）：寫閃存命令

????最多可以寫256字節(jié)到STM32RAM或FLASH閃存地址中，這個命令是整個燒錄過程的重點

????--上圖為寫內(nèi)存命令在主機端的流程圖，發(fā)送一個字節(jié)0X31接著0XCE（對0X31的檢驗值），如果從機的RDP沒有被激活那么會等到從機給出一個ACK，否則從機將回復(fù)NACK，那么就需要去解除RDP，稍后會說；--等到ACK后發(fā)送一個四字節(jié)組成的內(nèi)存地址，注意四個字節(jié)中MSB先發(fā)，四字節(jié)發(fā)完緊跟著發(fā)送一個字節(jié)異或校驗值（對以上四字節(jié)的校驗），等待從機校驗正確給出ACK，如果從機接收到的異或校驗值錯誤便回復(fù)NACK；--收到ACK后有三步：發(fā)送要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)數(shù)量-1；發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)；發(fā)送對字節(jié)數(shù)字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)一起的異或校驗值，等待ACK；? 此過程參考下圖描述：

????也許還有看官會疑惑，這都什么跟什么呀，一點都不清晰...沒錯！我的第一感覺也是這樣[無奈]，只能說此文檔編寫者描述不夠詳細，接下來小弟為大家的疑惑作些解答，見笑了...

????首先一個問題就是校驗值，這一點我挺奇怪的，明明就是異或校驗嘛，寫什么Checksum...還好看到了前面一個注解說明：

????吶... 這里呢說的挺詳細了，checksum表示異或的結(jié)果字節(jié)和每一個命令跟著他的異或值作為一個組合，有人會問了一個字節(jié)怎么異或？一個字節(jié)呢就和0XFF異或也就是取了個反，多個字節(jié)就互相之間取異或到最后一個字節(jié)啦

? ? 下一個問題是我在寫內(nèi)存流程圖里圈出的，發(fā)送N+1個字節(jié)？什么鬼？莫著急，聽我道來...

????在收到地址四字節(jié)的ACK以后，主機就要發(fā)送表示長度值的字節(jié)和用戶數(shù)據(jù)了嘛，這個長度值的字節(jié)就是N，用戶數(shù)據(jù)卻要發(fā)N+1個字節(jié)。? ? 下面這個栗子會直觀點：

? ? 發(fā)送的長度值是3(N)，那么在用戶數(shù)據(jù)區(qū)就要傳輸4個字節(jié)(N+1)數(shù)據(jù)，最后是對長度值字節(jié)和數(shù)據(jù)區(qū)字節(jié)的校驗值，這里還要注意哦，用戶數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)數(shù)一定要為4的倍數(shù)哦（4/8/12/16/20...以此類推），否則將出現(xiàn)收不到ACK的情況

? ? 再一個問題就是，如果給STM32升級，那要往指定FLASH里放什么數(shù)據(jù)嘞？ 有人說這不廢話嘛，單片機FLASH里不放代碼拿什么給它執(zhí)行呢...? ? 對，就是這個問題，你怎么獲得代碼？當工程里復(fù)制粘貼肯定是不行的，我們不是有.hex文件嘛，用串口ISP燒錄工具不就是hex文件嘛！誒，這是不行的哦，.hex文件用文本查看出來也是有一定格式的，是為了上位機更好的識別要把什么內(nèi)容放到什么地址去，所以會有一大堆對我們寫入FLASH來說無用的格式呢...

????那到底是什么文件才能直接用呢——bin文件，bin文件是什么這里不講述，通過查看可以知道里面包含的就是hex中的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容，也就是我們真正要的內(nèi)容，把這些內(nèi)容讀出來寫到對應(yīng)FLASH地址就對啦！

? ? 以上命令如果要循環(huán)執(zhí)行，比如寫閃存命令，則需要再次發(fā)送0X31+0XCE來啟動這個命令功能寫下一包的數(shù)據(jù)，注意地址要偏移相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)大小哦~

三、把第“一”步驟中的BOOT0引腳拉低（置0），對STM32復(fù)位來使新燒錄的程序正常運行

? ? 至此，STM32就滿血復(fù)活啦，小弟的第一篇博客也就此要結(jié)尾了，如果有幸被前輩看到，能解答上面小弟的兩個疑問，可以留言，真誠感謝吶~~