STM32的ISP升級(jí)詳解

? ? 小弟此番頭一回寫博客，心里還是小小激動(dòng)的~

????其實(shí)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(shuō)閑話進(jìn)入正題......

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????最近在做一個(gè)給STM32用ISP升級(jí)的項(xiàng)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(lái)針對(duì)文檔中部分內(nèi)容分析其工作過(guò)程：

一、要進(jìn)入該模式，需把STM32硬件上的BOOT0引腳拉高（置1），BOOT1拉低（置0），對(duì)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(guò)多闡述。兩個(gè)引腳配置好對(duì)STM32復(fù)位，其在4個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)BOOT引腳相應(yīng)的配置情況，進(jìn)入相應(yīng)模式（原廠Bootloader模式）下工作，此時(shí)已經(jīng)到達(dá)此次旅行的起點(diǎn)——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(xiàng)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(hào)芯片有所差異，另一份官方文檔我也會(huì)上傳，它詳細(xì)描述了不同型號(hào)芯片關(guān)于Bootloader的注意事項(xiàng)，兩份文檔結(jié)合即可

二、上圖展示的即是整個(gè)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(lái)的描述中以STM32作為從機(jī)，一切發(fā)送串口命令端為主機(jī)；從機(jī)對(duì)主機(jī)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(jī)在串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)0X7F（十六進(jìn)制），STM32會(huì)根據(jù)該字節(jié)主機(jī)傳輸時(shí)的波特率自動(dòng)識(shí)別雙方的通信速率（波特率）并初始化從機(jī)串口，完畢回復(fù)主機(jī)一個(gè)字節(jié)0X79（ACK）并且失能從機(jī)所有無(wú)用的外設(shè)，進(jìn)入用戶命令等待階段

2.此時(shí)從機(jī)等待主機(jī)發(fā)送進(jìn)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(biāo)注了右上角的小括號(hào)，這些注釋也需要尤為關(guān)注，往往出現(xiàn)問(wèn)題就是沒(méi)有仔細(xì)查看注釋內(nèi)容！

????此處要提及的就是有的芯片被RDP（讀保護(hù)）激活，如果沒(méi)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(gè)中，一個(gè)型號(hào)芯片只有一個(gè)命令會(huì)起作用哦（小弟就吃過(guò)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(jī)開(kāi)發(fā)（不使用VB編寫上位機(jī)）我使用的只有從0X31（寫內(nèi)存命令）開(kāi)始到0X92的7個(gè)命令，我就以此7個(gè)命令倒敘地（因?yàn)檎?lái)說(shuō)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(hù)

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

????需要注意的是對(duì)讀保護(hù)和寫保護(hù)無(wú)論是解除還是激活，操作成功后都會(huì)觸發(fā)芯片的復(fù)位而重新加載選項(xiàng)字配置并進(jìn)入Bootloader模式，想進(jìn)行下一步命令都要重新發(fā)0X7F讓從機(jī)初始化串口進(jìn)入等待用戶命令模式哦，這里要強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)再?gòu)?qiáng)調(diào)！

②Readout Protect（0X82）：激活芯片讀保護(hù)

? ? 上圖為激活芯片讀保護(hù)主機(jī)端的流程圖，與解除讀保護(hù)同理，不再描述啦

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

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

④Write Protect（0X63）：激活芯片部分扇區(qū)的寫保護(hù)

????細(xì)心的看官會(huì)發(fā)現(xiàn)，誒，部分扇區(qū)，什么情況呢？

????上圖為對(duì)激活芯片部分扇區(qū)寫保護(hù)主機(jī)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(gè)ACK，接著發(fā)送一個(gè)字節(jié)N表示長(zhǎng)度值——要寫保護(hù)的扇區(qū)數(shù)-1，發(fā)送扇區(qū)代碼N+1個(gè)字節(jié)（說(shuō)實(shí)話小弟也沒(méi)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(jìn)FLASH）發(fā)送完扇區(qū)代碼，就是發(fā)送一個(gè)字節(jié)對(duì)長(zhǎng)度值字節(jié)和代碼區(qū)字節(jié)的異或校驗(yàn)值啦（這個(gè)校驗(yàn)值后面會(huì)詳細(xì)說(shuō)明滴），等待ACK應(yīng)答，如果成功，芯片同樣產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位

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

????這個(gè)命令可以用戶自由擦除閃存頁(yè)

? ? 上圖為主機(jī)端自由擦除閃存頁(yè)的流程圖，開(kāi)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(lái)擦除所有閃存頁(yè)的代碼，接著是對(duì)上面這個(gè)兩字節(jié)命令的校驗(yàn)字節(jié)，成功則回應(yīng)ACK,其實(shí)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(yè)的命令流程，首先以兩個(gè)字節(jié)形式（MSB）把要擦除的總頁(yè)數(shù)告訴BL程序，然后發(fā)送要擦除頁(yè)的編號(hào)——如：要擦除第0頁(yè)(Page 0)、第1頁(yè)(Page 1)，以兩個(gè)字節(jié)形式（MSB）發(fā)送0X00,0X00；0X00,0X01；以此類推把要擦除的頁(yè)碼都發(fā)出去，最后對(duì)前面發(fā)送的總頁(yè)數(shù)和各頁(yè)碼的異或校驗(yàn)字節(jié)...等待ACK即可

? ? 一頁(yè)有多大呢？這個(gè)問(wèn)題我也困惑過(guò)，不過(guò)在芯片的寄存器手冊(cè)上有個(gè)表格已經(jīng)寫得很清楚啦，要仔細(xì)查閱FLASH相關(guān)章節(jié)哦

⑥Erase（0X43）：擦除一個(gè)到所有閃存頁(yè)

????? ?其實(shí)這個(gè)命令和上面一個(gè)類似，但是我前面說(shuō)了一個(gè)型號(hào)芯片只支持一個(gè)命令有效

??????上圖為擦除一個(gè)到所有閃存頁(yè)主機(jī)端的流程圖，和上一個(gè)命令類似地，這個(gè)倒是更簡(jiǎn)單點(diǎn)可以直接選擇是否全部擦除的0XFF，選擇的右邊是使用頁(yè)擦除的方式，每個(gè)型號(hào)芯片的一頁(yè)大小有所不同，這里的流程表示先發(fā)送一個(gè)字節(jié)要擦除的頁(yè)數(shù)量，接著是要擦除哪些頁(yè)的編號(hào)，然后是校驗(yàn)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(gè)命令是整個(gè)燒錄過(guò)程的重點(diǎn)

????--上圖為寫內(nèi)存命令在主機(jī)端的流程圖，發(fā)送一個(gè)字節(jié)0X31接著0XCE（對(duì)0X31的檢驗(yàn)值），如果從機(jī)的RDP沒(méi)有被激活那么會(huì)等到從機(jī)給出一個(gè)ACK，否則從機(jī)將回復(fù)NACK，那么就需要去解除RDP，稍后會(huì)說(shuō)；--等到ACK后發(fā)送一個(gè)四字節(jié)組成的內(nèi)存地址，注意四個(gè)字節(jié)中MSB先發(fā)，四字節(jié)發(fā)完緊跟著發(fā)送一個(gè)字節(jié)異或校驗(yàn)值（對(duì)以上四字節(jié)的校驗(yàn)），等待從機(jī)校驗(yàn)正確給出ACK，如果從機(jī)接收到的異或校驗(yàn)值錯(cuò)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(duì)字節(jié)數(shù)字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)一起的異或校驗(yàn)值，等待ACK；? 此過(guò)程參考下圖描述：

????也許還有看官會(huì)疑惑，這都什么跟什么呀，一點(diǎn)都不清晰...沒(méi)錯(cuò)！我的第一感覺(jué)也是這樣[無(wú)奈]，只能說(shuō)此文檔編寫者描述不夠詳細(xì)，接下來(lái)小弟為大家的疑惑作些解答，見(jiàn)笑了...

????首先一個(gè)問(wèn)題就是校驗(yàn)值，這一點(diǎn)我挺奇怪的，明明就是異或校驗(yàn)嘛，寫什么Checksum...還好看到了前面一個(gè)注解說(shuō)明：

????吶... 這里呢說(shuō)的挺詳細(xì)了，checksum表示異或的結(jié)果字節(jié)和每一個(gè)命令跟著他的異或值作為一個(gè)組合，有人會(huì)問(wèn)了一個(gè)字節(jié)怎么異或？一個(gè)字節(jié)呢就和0XFF異或也就是取了個(gè)反，多個(gè)字節(jié)就互相之間取異或到最后一個(gè)字節(jié)啦

? ? 下一個(gè)問(wèn)題是我在寫內(nèi)存流程圖里圈出的，發(fā)送N+1個(gè)字節(jié)？什么鬼？莫著急，聽(tīng)我道來(lái)...

????在收到地址四字節(jié)的ACK以后，主機(jī)就要發(fā)送表示長(zhǎng)度值的字節(jié)和用戶數(shù)據(jù)了嘛，這個(gè)長(zhǎng)度值的字節(jié)就是N，用戶數(shù)據(jù)卻要發(fā)N+1個(gè)字節(jié)。? ? 下面這個(gè)栗子會(huì)直觀點(diǎn)：

? ? 發(fā)送的長(zhǎng)度值是3(N)，那么在用戶數(shù)據(jù)區(qū)就要傳輸4個(gè)字節(jié)(N+1)數(shù)據(jù)，最后是對(duì)長(zhǎng)度值字節(jié)和數(shù)據(jù)區(qū)字節(jié)的校驗(yàn)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(gè)問(wèn)題就是，如果給STM32升級(jí)，那要往指定FLASH里放什么數(shù)據(jù)嘞？ 有人說(shuō)這不廢話嘛，單片機(jī)FLASH里不放代碼拿什么給它執(zhí)行呢...? ? 對(duì)，就是這個(gè)問(wèn)題，你怎么獲得代碼？當(dāng)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(lái)也是有一定格式的，是為了上位機(jī)更好的識(shí)別要把什么內(nèi)容放到什么地址去，所以會(huì)有一大堆對(duì)我們寫入FLASH來(lái)說(shuō)無(wú)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(guò)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(lái)寫到對(duì)應(yīng)FLASH地址就對(duì)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(lái)啟動(dòng)這個(gè)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(duì)STM32復(fù)位來(lái)使新燒錄的程序正常運(yùn)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(gè)疑問(wèn)，可以留言，真誠(chéng)感謝吶~~