程序升级bootloader

文章目录

      • 概述
      • 什么是bootloader？为什么用？
      • bootloader启动流程图
        • 步骤
      • 下载过程
      • 代码
        • 获取本地配置信息
        • 获取主机传过来的配置信息
        • bootloader发送2给上位机，上位机发送文件给bootloader
        • 根据网站复制CRC
      • 烧写flash
        • erase
        • 启动
        • 编译问题

概述

用keil编写app，来用bootloader更新app，完成灯闪烁指令，升级app的新版本就是灯闪烁的更快了；
通过usb直接传输更新的配置给开发板，然他自己启动bootloder，擦除原来的app和配置信息，烧录新的app和配置信息；
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什么是bootloader？为什么用？

运行时，bootloader会先启动，如果有程序升级，bootloader从RAM里面下数据烧录到flash的一块空间上面，就是app；
其中突然断电没烧录完也没事，bootloader等下次启动又会重新烧录，如果没有bootloader，app不是完整的也不能直接启动，就不能用了；
原本没有bootloader怎么运行的：
RAM如果很小，里面不会去在复制一个app进去，问题就是此时上点时是flash的app程序在从RAM下载烧录数据到flash的app，这直接把自己覆盖了呀，那会出错的；
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RAM如果很大，那RAM存一个APP，运行是就用RAM的APP，然后把升级的app数据下载烧录到flash上把他覆盖，这样就不会出现上面的问题了，但是断电就会导致flash上的APP没烧录完整，下次通电先打开flash就打不开了；
通电先执行flash；
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bootloader启动流程图

STM32H563RIV
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cpu是ARM公司生产的，他们设定只能从0开始读，因此要设置映射关系，让cpu一开始在flash的地址0x0800 0000;
1、cpu从0开始读4个字节存入sp寄存器；
2、cpu从4这个地址读到4个字节存入pc寄存器
image.pngimage.png

发生中断时：
硬件会做的事：在异常向量表里面找到函数，执行
我们需要操作的是：告诉cpu异常向量表的基地址
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下图为有无bootloader的异常向量表的首地址
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要把这个//，因为这个是异常向量表，是flash开头的异常向量表
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把flash开始烧录的地址移到0804000，前面的给bootloader；
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步骤

image.png
传进来的参数是存在寄存器R0里面的；
把R0的数据写入寄存器VTOR
把R0的数值存入R1所指向的位置；
VTOR保存的是异常向量表的基地址；
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从R0这里读取R1；
把R1的数值写给栈SP寄存器；
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跳转到R0+4的位置

下载过程

1、bootloader发送“1”字符给上位机，请求固件信息；
2、上位机给bootloader发送固件信息：先发同步字符；
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上位机发送的固件信息
a、长度信息
b、加载地址
c、校验码
d、文件名
e、版本号
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3、bootloader决定升级
发送0x02给上位机；
4、上位机发送bin文件给bootloader
收到后bootloader会（1）计算CRC校验码，（2）与之前收到的固件信息比较；
5、bootloader开始烧写，同时可以发送烧写进度给上位机

生成设备信息
用这个create_firemware_info来生成脚本
image.png

代码

获取本地配置信息

#define CFG_OFFSET 0x081FE000//设备地址

file_len是判断配置信息有没有写
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获取主机传过来的配置信息

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先是usb传输发送1；
接收上机回应信号5个0x5a;
接收上机设备配置信息32个寄存器；
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bootloader发送2给上位机，上位机发送文件给bootloader

上位机发送文件时就会发送一系列的数据，超时时间*10，给上位机充分时间发送
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根据网站复制CRC

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bootloaderTask
这里任务要等待一会
因为usb插到电脑上，要等电脑识别出来usb，才能进行传输，
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获取固件失败的原因？
数据丢失，上位机发送数据给bootloader，是不是数据没有接收全，数据覆盖了，数据丢失了；
先看是不是数据接收不全，怎么看呢，我们是创建队列来接收的，队列初始化时的大小看一下，能不能装得下；
找到usb传输的队列只有200bit，但是传输的数据有5kb ，5x1024bit，把队列改成10kb=10240bit
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BootTask整体流程：
无标题.png

#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "main.h"
#include "cmsis_os2.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
#include "draw.h"
#include "stdio.h"
#include "draw.h"
#include "ux_api.h"
#include "modbus.h"
#include "errno.h"
#include "uart_device.h"
#include "semphr.h"

#include "bootloader.h"

#define UPDATE_TIMEOUT 1000//超时时间

#define CFG_OFFSET 0x081FE000

static struct UART_Device *g_pUpdateUART;


static uint32_t BE32toLE32(uint8_t *buf)
{
 return ((uint32_t)buf[0] << 24) | ((uint32_t)buf[1] << 16) | ((uint32_t)buf[2] << 8) | ((uint32_t)buf[3] << 0);
}


static int GetLocalFirmwareInfo(PFirmwareInfo ptFirmwareInfo)
{
	PFirmwareInfo ptFlashInfo = (PFirmwareInfo)CFG_OFFSET;
    if (ptFlashInfo->file_len == 0xFFFFFFFF)
        return -1;

    *ptFirmwareInfo = *ptFlashInfo;

	return 0;
}

static int GetServerFirmwareInfo(PFirmwareInfo ptFirmwareInfo)
{
	uint8_t data = '1';
	uint8_t buf[sizeof(PFirmwareInfo)];

	/*send 0x01 cmd to pc*/
	if(0 != g_pUpdateUART->Send(g_pUpdateUART, &data, 1, UPDATE_TIMEOUT))
		return -1;

	/*wait for response*/
	while(1)
	{
		if(0 != g_pUpdateUART->RecvByte(g_pUpdateUART, &data, UPDATE_TIMEOUT*10))
			return -1;

		if(data != 0x5a)
		{
			buf[0] = data;
			break;
		}
	}

	for(int i = 1; i < sizeof(PFirmwareInfo); i++)
	{
		if(0 != g_pUpdateUART->RecvByte(g_pUpdateUART, &buf[i], UPDATE_TIMEOUT))
			return -1;
		
	}

    ptFirmwareInfo->version = BE32toLE32(&buf[0]);
    ptFirmwareInfo->file_len = BE32toLE32(&buf[4]);
    ptFirmwareInfo->load_addr = BE32toLE32(&buf[8]);
    ptFirmwareInfo->crc32 = BE32toLE32(&buf[12]);
    strncpy((char *)ptFirmwareInfo->file_name, (char *)&buf[16], 16);

    return 0;



}

static int GetServerFirmware(uint8_t *buf, uint32_t len)
{
	uint8_t data = '2';


	/*send 0x01 cmd to pc*/
	if(0 != g_pUpdateUART->Send(g_pUpdateUART, &data, 1, UPDATE_TIMEOUT))
		return -1;

	/*上位机发送文件给bootloader*/
	for(int i = 0; i < len; i++)
	{
		if(0 != g_pUpdateUART->RecvByte(g_pUpdateUART, &buf[i], UPDATE_TIMEOUT*10))
			return -1;
	}
	return 0;
}

/* https://lxp32.github.io/docs/a-simple-example-crc32-calculation/ */
static int GetCRC32(const char *s,size_t n)
{
    uint32_t crc=0xFFFFFFFF;

    for(size_t i=0;i<n;i++) {
            char ch=s[i];
            for(size_t j=0;j<8;j++) {
                    uint32_t b=(ch^crc)&1;
                    crc>>=1;
                    if(b) crc=crc^0xEDB88320;
                    ch>>=1;
            }
    }

    return ~crc;
}





void BootLoaderTask( void *pvParameters )	
{
    struct UART_Device *pUSBUART = GetUARTDevice("usb");
    FirmwareInfo tLocalInfo;
    FirmwareInfo tServerInfo;
    int err;
    int need_update = 0;
    uint8_t *firmware_buf;

    vTaskDelay(10000); /* wait for pc ready */
    pUSBUART->Init(pUSBUART, 115200, 'N', 8, 1);

    g_pUpdateUART = pUSBUART;

    while (1)
    {
        /* read cfg info, to detect app's version */
        err = GetLocalFirmwareInfo(&tLocalInfo);
        if (err)
        {
            /* update */
            need_update = 1;
        }
        else
        {
            pUSBUART->Send(pUSBUART, (uint8_t *)"GetLocalFirmwareInfo Failed\r\n", strlen("GetLocalFirmwareInfo Failed\r\n"), UPDATE_TIMEOUT);
        }

        err = GetServerFirmwareInfo(&tServerInfo);

        if (!err)
        {
            /* compate version */
            if (tServerInfo.version > tLocalInfo.version)
            {
                /* update */
                need_update = 1;
            }
        }
        else
        {
            need_update = 0;
            pUSBUART->Send(pUSBUART, (uint8_t *)"GetServerFirmwareInfo Failed\r\n", strlen("GetServerFirmwareInfo Failed\r\n"), UPDATE_TIMEOUT);
        }


        if (need_update)
        {
            firmware_buf = pvPortMalloc(tServerInfo.file_len);
            if (!firmware_buf)
            {
                /* error */
                pUSBUART->Send(pUSBUART, (uint8_t *)"Malloc Failed\r\n", strlen("Malloc Failed\r\n"), UPDATE_TIMEOUT);
            }
            
            err = GetServerFirmware(firmware_buf, tServerInfo.file_len);
            if (!err)
            {
                /* calc CRC */                
                uint32_t crc = GetCRC32((const char *)firmware_buf, tServerInfo.file_len);
                if (crc == tServerInfo.crc32)
                {
                    /* OK */
                    /* burn */
                    pUSBUART->Send(pUSBUART, (uint8_t *)"Download OK\r\n", 13, UPDATE_TIMEOUT);
                }
                else
                {
                    pUSBUART->Send(pUSBUART, (uint8_t *)"GetCRC32 Failed\r\n", strlen("GetCRC32 Failed\r\n"), UPDATE_TIMEOUT);
                }
            }
            else
            {
                pUSBUART->Send(pUSBUART, (uint8_t *)"GetServerFirmware Failed\r\n", strlen("GetServerFirmware Failed\r\n"), UPDATE_TIMEOUT);
            }
        }
        else
        {
            /* start app */
        }
        
    }
}

烧写flash

对比flash上面的版本比主机发过来的版本小，或者flash上面的配置信息坏了，就启动升级：
1、erase 擦除flash
2、烧写

flash有两个栈区，bank1和bank2 128个栈区x 每个栈区8k
把中间蓝色圈APP擦除再烧录，只是更新APP，以及把配置文件的信息改成对应的最新的；
image.png

erase

image.png‘
1、擦除app并烧录
擦除bank1和bank2的APP的，APP的长度可能延伸到了bank2有if进行判断，传入的地址是bootloader后的，也就是APP开头地址
3.png
2、擦除配置文件并烧录
image.png
3、bootloadertask
下载完成主机发送过来的配置文件就用1、2这两个函数进行擦除烧录；
image.png

启动

触发软件复位
1.png
复位最终会调用main
image.png
如果是复位的话就会得到flash上面这个应用程序的基地址，然后调用这个汇编函数start_app来启动程序
2.png
注意：
image.png

编译问题

non-ASCLL表示引入了中文字符
image.png

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