上位机图像处理和嵌入式模块部署（mcu之iap升级）

mcu种类很多，如果是开发的时候需要对固件升级，整体还是比较容易的。不管是dap，还是st-link v2、j-link，这对程序员来说都不是什么难事。毕竟，修改代码，升级固件是常有的事情。但是一旦产品销售出去，客户或者售后需要对产品进行升级的时候，这种情况下，升级还是做的简单一点比较好。所以这个时候就出现了iap升级。所谓来的iap，In Application Programming，就是等mcu启动之后再进行升级。

今天分析的代码来自于geehy apm32f103 demo，有兴趣的同学可以去下载看看。

1、mcu启动方式

要实现iap升级，一般会有两个固件。第一个固件是bootloader，它是专门负责下载固件、升级固件、地址跳转的；第二个固件就是用户固件，是存放业务代码的地方，也就是需要被升级的内容。系统启动后，默认一开始是启动bootloader，如果发现没有固件需要升级，会直接jump到第二个用户固件的地方，继续运行处理。

2、升级的方式

目前升级的方式有两种，一种是ttl串口，一种是usb，前者居多。如果合适的话，其实用eth也可以的。关键是看bootloader愿意占用多大的空间。因为这部分内容是完全不能覆盖的。

3、用户固件和普通固件有什么区别

bootloader固件是一直保存在flash上的，所以用户固件只能放到flash的另外一个位置。所以，首先用户固件需要调整一下hex文件中flash的偏移位置，

其次，因为中断向量首地址发生了变化，所以这部分代码也要做修改。

    sys_nvic_set_vector_table(NVIC_VECT_TAB_FLASH, FLASH_APP1_ADDR);

4、bootloader有哪些需要实现

开发流程上来说，bootloader和普通的固件没有什么区别。只不过它的功能是和上位机交互，实现下载固件、烧录固件和跳转固件的功能。所有的工作都是围绕这三个方面进行的。如果下载的固件比较大，一般还要分多次下载，毕竟mcu里面ram空间有限，不一定放得下，flash烧写也需要一定的时间。

void USART_UX_IRQHandler(void)
{  if (USART_ReadIntFlag(USART_UX, USART_INT_RXBNE) == SET) {g_rx_buffer[0] = USART_RxData(USART_UX);if (g_usart_rx_cnt < USART_REC_LEN){g_usart_rx_buf[g_usart_rx_cnt] = g_rx_buffer[0];g_usart_rx_cnt++;}USART_ClearIntFlag(USART_UX, USART_INT_RXBNE);  }
}

由代码可以看出，所有的接收都是放在中断进行的。这部分可以通过上位机发送文件的方式来解决。注意，这里发送的文件只能是bin文件，不能是hex文件。那么什么时候确认文件发送结束呢，比较简单的办法就是查看新一次循环之后没有接收到新的数据，就可以认为数据接收结束了。当然这种方法有点粗暴，也可以提前把长度告诉bootloader，让bootloader自己来决定什么时候停止接收bin文件。

        if (g_usart_rx_cnt != 0){if (lastcount == g_usart_rx_cnt)         {applenth = g_usart_rx_cnt;lastcount = 0;g_usart_rx_cnt = 0;printf("Finished receiving!\r\n");printf("Total length:%dBytes\r\n", applenth);}else{lastcount = g_usart_rx_cnt;}}

接收完数据之后，下面就开始片内flash的烧录流程，

                if (applenth != 0){printf("Copying APP2FLASH...\r\n");if (((*(volatile uint32_t *)(0x20001000 + 4)) & 0xFF000000) == 0x08000000){iap_write_appbin(FLASH_APP1_ADDR, g_usart_rx_buf, applenth);printf("Copy APP Successed!!\r\n");}else{printf("Illegal FLASH APP!  \r\n");}}else{printf("No APP!\r\n");}

烧录完成，最后一步其实就比较简单了，最关键的就是设置堆栈和pc跳转，

            do{printf("flash addr :%x \r\n",(*(volatile uint32_t *)(FLASH_APP1_ADDR + 4)) & 0xFF000000);if (((*(volatile uint32_t *)(FLASH_APP1_ADDR + 4)) & 0xFF000000) == 0x08000000){delay_ms(10);iap_load_app(FLASH_APP1_ADDR);}else{printf("No APP!\r\n");}clearflag = 7;break;}while(0);

这里实现堆栈设置和pc跳转的函数时iap_load_app，细节部分是这样的，其中jump2app是一个函数指针，iapfun是函数指针类型定义，

void iap_load_app(uint32_t appxaddr)
{if (((*(volatile uint32_t *)appxaddr) & 0x2FFE0000) == 0x20000000){jump2app = (iapfun)*(volatile uint32_t *)(appxaddr + 4);sys_msr_msp(*(volatile uint32_t *)appxaddr);jump2app();}
}

5、iap功能移植

之前使用了几个国产mcu芯片，发现它们基本都带有了iap功能。这里面有极海geehy mcu、兆易创新gd32 mcu、以及沁恒ch32 mcu。不过这部分功能是mcu常用的一个功能，如果有可能的话，建议还是把iap修改成和底层mcu解耦的通用功能，这样将来会容易很多。

6、iap的另外一层考虑

如果不使用iap升级固件，那么就需要swd接口放开。而swd放开的话，有可能mcu固件有被人读取、逆向的风险。而有了bootloader之后，我们就可以添加很多的保密措施，并且不提供swd接口。有的同学可能会问，没有swd，怎么烧录mcu，其实真的遇到这种情况的话，用专门的mcu烧录器就可以解决这个问题。而我们自己开发的mcu固件一旦被人破解了，后果其实是相当严重，不仅浪费了研发成本，还有可能带来产品销售的直接损失。