一、串口IAP简介
1.1 什么是IAP
IAP，英文全称In Application Programming，在应用中编程。很好理解，就是在程序运行过程中我们进行程序的烧写，或者叫升级。

1.2 STM32下载程序
我们都知道，STM32可以利用串口下载程序，这是因为ST公司在产线上就在产品中内嵌了自举程序。所谓的自举程序，实际就是支持我们通过串口下载程序的代码。自举程序被存放在系统存储区，因此如果我们需要通过串口下载程序，需要将Boot0接高电平，Boot1接低电平，让程序从系统存储器开始运行，运行自举程序。下载完成后我们再将Boot0接地，让程序从主闪存存储器开始运行。自举程序是我们用户无法修改的。
1 \6 O" E. U7 v  u: }% |

& x. _; \: }9 v* l二、串口IAP有什么作用
上面我们介绍了什么是IAP，那么这个IAP到底有什么作用呢？

首先介绍两个词——Bootloader和Application。Bootloader实际就是一段引导程序，单片机上电后先执行Bootloader程序，然后再执行用户编写的应用程序Application。介绍完这两个词，我们来介绍一下IAP有什么作用。比如我们生产了A，B两款产品。A产品是某个精密器件的一部分，B产品是一款物联网产品。我们的产品销售范围很广，远销海外。

+ h3 B5 n0 Z. E1 Q. V某天A产品的某个客户反映了一个Bug，我们编写好了程序，需要进行程序更新，或者叫升级。利用IAP，我们可以在程序运行时，通过预留的通信接口直接烧写程序。而不需要再把整个设备拆开，像我们调试时那样下载程序。甚至我们可以直接给客户邮寄一个小设备，客户直接进行傻瓜式升级。

1 l9 C* I. \# ~) o9 i7 y又过了一段时间，B产品的程序出现了一个Bug，风险等级比较低，但是依旧需要全体升级程序。我们总不能挨个产品派人去升级，成本极大。这时候又轮到我们的IAP出场了。它可以在所有设备在线运行的情况下，直接通过网络下发升级程序，实现在线升级，节约了大量的人力成本。
8 R! P; N4 l. `% `/ P& T0 E
通过上面这两个例子，大家应该能够基本了解IAP的用处，使用IAP让我们不需要再使用调试器进行下载，甚至实现设备的在线升级。


三、启动流程
在介绍如何实现IAP之前，我们先来简单了解以下STM32的启动流程。
3 ]6 z7 L7 z* Y, N: M$ O8 O
% b5 @, W9 }' B( L- U- h3 g3.1 正常启动流程
这里的正常启动流程指的是，没有添加IAP的流程。

正常启动流程

8 G* O: \! f$ L* |, \
& E( I& L; s9 N, h9 G程序启动时首先开辟栈空间，配置栈顶指针。然后配置堆空间。配置完成后，建立中断向量表，在中断向量表中找到复位中断，开始执行复位中断服务函数，然后跳转到main函数中，执行用户代码。当用户代码中有中断请求时，会回到中断向量表，根据中断源执行相应的中断服务函数。
7 a9 Y0 k1 M0 {$ q8 P, M) @, l
! j4 n% n7 x( y) R! q4 f3.2 加入IAP后的启动流程
. p1 |: [. {  Z# q% o4 I下面是加入IAP之后的启动流程。

' L1 |6 F3 Z" i

( M: p- E" G0 n& g: M

加入IAP启动流程

: t8 m* ^  I% g) A

7 Y' J- n8 \5 B0 G0 ^0 W: @2 X可以看到，与上面不同的是，加入IAP后，执行完复位中断服务函数后直接进入IAP的main函数。在执行完IAP之后，跳转至新写入程序的复位向量表，取出新程序的复位中断向量的地址，并跳转执行新程序的复位中断服务程序，随后跳转至新程序的main 函数。

由上面的两个启动过程我们可以看出
• 新程序必须在 IAP 程序之后的某个偏移量为 x 的地址开始。
• 必须将新程序的中断向量表相应的移动，移动的偏移量为 x。


% s8 @2 N' B8 s% c1 m  y四、必备知识
8 u9 A# x3 {/ R: U- ]9 [9 w44.1 修改程序运行起始地址
点击魔术棒，选择“Target”，修改运行起始地址和代码大小。

2 L) s: _( Z* j. }

修改App运行起始地址

6 W2 Q' ^# g& }0 X2 B' h
4.2 设置中断向量表偏移
VTOR 寄存器存放的是中断向量表的起始地址。如果要设置中断向量表偏移，只需要在main函数最开始添加如下语句即可
5 a( D) D6 v3 B" _" e3 x, G

1. SCB->VTOR = FLASH BASE | 偏移量:

复制代码

' {8 N. T" p! C1 G0 e$ o4.3 生成.bin文件
点击魔术棒，选择“User”，按照如下配置，输入下面的内容
$ }: F9 N+ z, H: R

1. fromelf --bin -o "$L@L.bin" "#L"

复制代码

/ _* |$ ]6 i( N3 u8 G2 J: c6 b

生成.bin文件配置

, _6 @8 r) v% M
- C; O" l$ h1 i- A
点击编译，不报错就可以，去设置的输出文件夹中就可以找到对应的.bin文件。
, \, a6 ~# |$ j3 {
$ k  c! W8 |7 }8 H7 i

% S7 y$ J! I' D2 ^% ^# s- `) G& R

编译提示

五、串口IAP实现
本次的目标是实现一个串口IAP，也就是编写Bootloader，在程序运行过程中实现程序的下载。Bootloader程序应该可以通过串口接收上位机发来的.bin文件（App程序），检查后将.bin文件写入到Flash特定位置，然后跳转到App程序运行。
7 m8 e& ]) p/ D8 x+ f5 h" F
: S) D. q6 t( S" }7 f/ W, _  C5.1 串口中断服务函数
( c5 k5 x6 ^1 v  j* o本次的串口中断服务函数与之前不同，这里单独贴出来。需要定义一个接收数组，接收数组的起始地址限制为0X20001000。接收数组最多可以接收55K字节，可以根据需要调整。但是需要注意的是，数组的大小需要比App程序要大，而且不能超过芯片的SRAM空间大小。

1. /*
   
2. *==============================================================================
   ' h7 k3 P7 ~4 ^& p2 u- s0 q2 p
3. *函数名称：USART1_IRQHandler
   7 V5 \% A; I3 E1 p
4. *函数功能：USART1中断服务函数
   4 m; B0 ^( X5 G7 ?6 Q/ }) f6 J+ y
5. *输入参数：无
   
6. *返回值：无
   * a+ y* T: x4 d, h9 z/ [2 K
7. *备  注：无
   
8. *==============================================================================
   
9. */
   
10. u32 gReceCount = 0;   // 接收计数变量
    ( i  [: F2 o( @6 d' L5 D
11. // 接收数组
    $ B* s" l. M: K' U4 a
12. // 限制起始地址为0X20001000
    
13. // 保证偏移量为 0X200的倍数
    1 `& L5 K9 h* k# r$ Q' r7 L
14. // 是为了给App留SRAM空间
    
15. u8 gReceFifo[USART_RECE_MAX_LEN]__attribute__ ((at(0X20001000)));
    
16. 
    
17. void USART1_IRQHandler(void)  
    
18. {
    & X, `- m( d  w8 c( h) p
19.     if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)   //接收到一个字节  
    % R6 @) T5 u- a# x
20.     {
    8 n9 t$ A3 y- R0 Q5 Q$ m9 r
21.         if (gReceCount < USART_RECE_MAX_LEN)
    
22.         {
    
23.             gReceFifo[gReceCount++] = USART1->DR;
    
24.         }
    , R# k4 D& i6 W9 L# U
25.         else
    
26.         {
    
27.             printf ("APP code out of memory!\r\n");
    # [; p/ z$ k  N2 A8 Z" ?' G+ ~; e8 {
28.         }
    
29.     }
    - x% A: H& f9 Q4 r) b& b
30. }

复制代码

5.2 Flash写入程序
3 ^3 Q$ U8 K) ?* @. ?关于Flash程序，这里就不在赘述，只是贴一下带检查的写入程序。其他具体内容可以到博主STM32速成笔记专栏查看。

1. /*
     y+ R4 f0 U, v. C! J, W, r0 u
2. *==============================================================================
   . p3 U7 k8 l7 w9 f  Q0 F- r
3. *函数名称：Med_Flash_Write
   : g+ f& ~6 d  ?; L+ r
4. *函数功能：从指定地址开始写入指定长度的数据
   ! f& ^$ f* Z8 R. z
5. *输入参数：WriteAddr：写入起始地址；pBuffer：数据指针；
   
6.                         NumToRead：写入（半字）数
   ! k! `+ l# ^& [, C
7. *返回值：无
   
8. *备  注：对内部Flash的操作是以半字为单位，所以读写地址必须是2的倍数
   1 l) G( z' P7 {( W1 b' L
9. *==============================================================================
   5 X" x1 Y2 \. f3 M8 ]4 K
10. */
    2 e* b& e) g8 n, ?
11. 
    / n0 r8 O& M- ?# }: T6 J
12. // 根据中文参考手册，大容量产品的每一页是2K字节
    
13. #if STM32_FLASH_SIZE < 256
    
14.     #define STM32_SECTOR_SIZE   1024   // 字节
    
15. #else
    0 S# I& a  j* X" X5 J6 U/ X
16.     #define STM32_SECTOR_SIZE   2048
    
17. #endif
    # P% S. Q4 {  b! ]
18. 
    , G  I. V6 W4 v. z# t- f
19. // 一个扇区的内存
    
20. u16 STM32_FLASH_BUF[STM32_SECTOR_SIZE / 2];
    
21. 
    * |  h1 j6 R$ z( J2 x& i- I* i# h+ G! B
22. void Med_Flash_Write (u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)
      q7 {) m  Q9 v% Z5 s" ^! g1 W, A
23. {
    # H, o; b4 [' o8 G: ?
24.     u32 secpos;   // 扇区地址
    
25.     u16 secoff;   // 扇区内偏移地址(16位字计算)
    
26.     u16 secremain;   // 扇区内剩余地址(16位计算)   
    
27.      u16 i;   
    . \- C5 f3 n7 @" B* G) C
28.     u32 offaddr;   // 去掉0X08000000后的地址
    , ^. Q% f! W; q, C% h% R2 D
29.    
    
30.     // 判断写入地址是否在合法范围内
    9 Y* ^' Z& W, b' Q
31.     if (WriteAddr < STM32_FLASH_BASE || (WriteAddr >= (STM32_FLASH_BASE + 1024 * STM32_FLASH_SIZE)))
    0 A, A- d6 `# Q9 B8 [8 A3 ?, J
32.     {
    8 |( x2 j2 g4 X' t; x
33.         return;   // 非法地址
    
34.     }
    . L' l5 C1 j4 Z' J
35.    
    7 j( j+ G  ?& \. O
36.     FLASH_Unlock();   // 解锁
    9 D3 c! W  ]! d) P6 e4 {* N- {
37.     offaddr = WriteAddr - STM32_FLASH_BASE;   // 实际偏移地址
    : ^7 f" s9 O* T8 u6 x. w& L0 m; y
38.     secpos = offaddr / STM32_SECTOR_SIZE;   // 扇区地址
    
39.     secoff = (offaddr % STM32_SECTOR_SIZE) / 2;   // 在扇区内的偏移(2个字节为基本单位)
    
40.     secremain = STM32_SECTOR_SIZE / 2 - secoff;   // 扇区剩余空间大小
    
41.    
    & u( \, x# |" n3 }
42.     if (NumToWrite <= secremain)
    
43.     {
    8 p, n7 K; P, n0 w) h& h- b" d) F
44.         secremain = NumToWrite;   // 不大于该扇区范围
    2 s) {; ]! l5 X. w) F6 t* M8 P# Y$ X
45.     }
    ( |: y; F6 }& ?( p
46.    
    ( P1 w$ ^: e1 E4 M: V* _9 z
47.     while (1)
    
48.     {
    0 t2 H/ ?# n* o# x2 ^
49.         // 读出整个扇区的内容
    ( d; a5 l3 d8 ^9 H7 W+ M$ J
50.         Med_Flash_Read(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE,STM32_FLASH_BUF,STM32_SECTOR_SIZE / 2);
    
51.         
    
52.         // 校验数据
    3 B( q/ x; }: ?- S- b$ h3 K
53.         for (i = 0;i < secremain;i ++)
    
54.         {
    6 ?$ D& ?7 p3 M( x* C" ^' t
55.             // 需要擦除
    
56.             if (STM32_FLASH_BUF[secoff + i] != 0XFFFF)
    $ V; v& ~$ w- Z/ p$ Z9 l  Q
57.             {
    3 i& A3 @0 Z: k: h. p& q/ ?+ q0 ~$ O
58.                 break;
    
59.             }   
    1 ~  C- \' I2 i* K5 ~
60.         }
    3 X+ Q: L3 P' t1 v. R. `5 q
61.         // 需要擦除
    
62.         if (i < secremain)
    " \5 d. p7 }4 i! \# e7 G
63.         {
    : [2 }- F  `- t3 f5 z1 ~. d
64.             FLASH_ErasePage(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE);   // 擦除这个扇区
    + o  f, z1 G9 H& g; G
65.             
    
66.             // 复制
    ; _" \* n) X+ f- r
67.             for (i = 0;i < secremain;i ++)
    , V- A9 S% y- ~5 F
68.             {
    
69.                 STM32_FLASH_BUF[i + secoff] = pBuffer[i];   
    
70.             }
    3 ]0 ]1 Y4 z0 T* E
71.             
    
72.             // 写入整个扇区
    : D4 L0 X& U6 R
73.             Med_Flash_Write_NoCheck(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE,STM32_FLASH_BUF,STM32_SECTOR_SIZE / 2);
      Z; e' B& l  b6 O
74.         }
    
75.         else
    0 V5 K! {* w4 z, L% ^+ ]
76.         {
    ) H6 u9 f1 u: q  R: m$ o. s: s
77.             // 写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间
    ! I- o2 K* |' A, k+ Y9 w' c/ d
78.             Med_Flash_Write_NoCheck(WriteAddr,pBuffer,secremain);
    ( H2 k6 M( Z; @. o
79.         }
    
80.         
    . D5 {5 I! r. i0 j( I
81.         if (NumToWrite == secremain)
    
82.         {
    ) Q6 ^- w! u. y3 X: [/ P. {) l* V
83.             break;   // 写入结束了
    ) O2 H  p* I1 H5 m4 y
84.         }
    8 j3 ]2 i+ h% c: C* k* o
85.         // 写入未结束
    0 ]- {% {1 Q& v8 q( @
86.         else
    # N! D# h3 m# z: A1 a, |, }
87.         {
    7 V$ r0 v9 ]( w0 d7 e
88.             secpos ++;   // 扇区地址增1
    
89.             secoff = 0;   // 偏移位置为0   
    $ @: W. h4 s. \" D1 F" s+ O. K
90.             pBuffer += secremain;   // 指针偏移
    
91.             WriteAddr += secremain;   // 写地址偏移   
    
92.             NumToWrite -= secremain;   // 字节(16位)数递减
    
93.             if (NumToWrite > (STM32_SECTOR_SIZE / 2))
    9 e, E7 g5 @# Y; C
94.             {
    
95.                 secremain = STM32_SECTOR_SIZE / 2;   // 下一个扇区还是写不完
    
96.             }
    
97.             else
    * {. C) H7 ~: Q+ y! a% p
98.             {
    . o# S5 A" |! E7 S# i" A
99.                 secremain = NumToWrite;   // 下一个扇区可以写完了
    0 _$ T! y1 f. l2 w) @
100.             }
     8 ?7 Z, ~0 O0 \% d/ h2 |6 x. S
101.         }  
     
102.     }
     
103.     FLASH_Lock();   // 上锁
     & B) T# O& b& c7 B& ^$ y3 N3 g
104. }

复制代码

) X: M  U1 N( `5.3 IAP程序
IAP程序包含两部分，一部分是将接收到的.bin文件写入Flash，另一部分是跳转到App执行。

1. /*
   
2. *==============================================================================
   : Q* `1 R$ ]1 A+ E9 P
3. *函数名称：iap_write_appbin
   
4. *函数功能：写入.bin文件
   
5. *输入参数：appxaddr：App程序起始地址；appbuf：缓存App程序的数组；
   2 ~8 I/ b9 X' [, G+ y$ Q' c; r5 Y/ y
6.                         appsize：App程序大小
   
7. *返回值：无
   3 v; l( U- c2 Z3 L1 F" X
8. *备  注：无
   
9. *==============================================================================
   9 q% y" P, Y5 m: n
10. */
    1 l' n8 J- I0 D. h9 p" \& g' P. O
11. // 对Flash操作的最小单位是16位
    
12. u16 iapbuf[1024];   // 要写入Flash的内容
    
13. 
    9 w) ^. M, ]* W. n, p* T
14. void iap_write_appbin (u32 appxaddr,u8 *appbuf,u32 appsize)
    
15. {
    : u, p4 \# ]' Z) s
16.     u16 t;   // 临时循环变量
    
17.     u16 i = 0;   // 自增索引
    
18.     u16 temp;   // 临时计算变量
    
19.    
    0 J  S5 U  S. }& H" f
20.     u32 fwaddr = appxaddr;   // 当前写入的地址
    
21.     u8 *dfu = appbuf;   // 指向App代码数组首地址的指针
    ) i, {& q0 S8 Z& _5 A0 F
22.    
    
23.     // for循环，2K为单位进行写入
    
24.     for(t = 0;t < appsize;t += 2)
    . K8 H" K" F/ X4 j1 q
25.     {  
    " ]/ v! ^+ ~; y/ k" E$ }
26.         temp = (u16)dfu[1] << 8;
    ) ~* U4 T1 a1 H4 O! |$ N; s
27.         temp += (u16)dfu[0];   
    
28.         dfu += 2;   // 偏移2个字节
    ( h0 W% d( k2 s
29.         iapbuf[i++] = temp;     
    % \' V8 z* V$ Y  u2 \& o
30.         if(i == 1024)
    : s' S1 D5 }0 y! w
31.         {
    - n% {% O5 V: r/ {1 F# Q2 g
32.             i = 0;
    ( o0 w/ O! a% j
33.             Med_Flash_Write (fwaddr,iapbuf,1024);
    : K: u" M/ A1 O9 T/ A
34.             fwaddr += 2048;   // 偏移2048  16=2*8所以要乘以2
    ! [5 M9 a, k. y' [! l
35.         }
    
36.     }
    
37.     if(i)
    0 W5 D6 o0 i; g
38.     {
    1 a& D( ?/ k- H9 I( |5 P7 j
39.         Med_Flash_Write (fwaddr,iapbuf,i);   // 将最后的一些内容字节写进去
    6 z7 k; T$ c; f. x
40.     }
    
41. }
    2 S5 P+ O+ {3 U# J! g5 w, x! N& V& C
42. /*
    9 b9 j  E1 X+ u6 k. R5 l6 T8 J) [
43. *==============================================================================
    ; O4 C# G# c* L& n8 D
44. *函数名称：iap_load_app
    6 {2 K" N2 z8 G7 U+ f
45. *函数功能：跳转到App
    
46. *输入参数：appxaddr：App程序起始地址
    & }! f6 C: @5 T0 C
47. *返回值：无
    
48. *备  注：无
    
49. *==============================================================================
    
50. */
    , H' N" S6 m& o0 ~% J: b
51. iapfun jump2app;
    
52. 
    3 |! e2 H2 i2 A  G& E- X
53. void iap_load_app (u32 appxaddr)
    8 g; b2 o! O8 _/ r
54. {
    & {7 L1 _9 i/ Q7 ^5 ?8 O1 v: L
55.     if(((*(vu32*)appxaddr)&0x2FFE0000)==0x20000000)   // 检查栈顶地址是否合法
    
56.     {
    
57.         jump2app=(iapfun)*(vu32*)(appxaddr+4);   // 用户代码区第二个字为程序开始地址(复位地址)  
    
58.         MSR_MSP(*(vu32*)appxaddr);   // 初始化APP堆栈指针(用户代码区的第一个字用于存放栈顶地址)
    
59.         jump2app();   // 跳转到APP
    
60.     }
    * B8 p0 P2 P( a  Y2 V/ J
61. }

复制代码

0 z# X# ]5 p/ k) ?7 n5.4 main函数
, x" J6 n  M) tmain函数设计如下
4 m( D: V6 U* G% |8 V

1. int main(void)
   ; _2 Q" K" A. E
2. {
   " G. X* r0 A$ l& h4 q' G( h
3.     u32 curRecCunt = 0;   // 当前接收数量
   
4.    
   4 ~; [/ _# B3 d. S3 X
5.     // 设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
   
6.     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
   ; [/ t& h) M' K; f+ M5 S
7.     delay_init();   // 延时初始化
   - x2 k- d. g8 ^, h
8.     uart_init(115200);   // 串口初始化
   
9.    
   ! _5 r( B) F2 [- L% H& U
10.     printf ("Enter the Bootloader Code!\r\n");
    
11.    
    $ d- p* {- r8 l2 Z. }4 O
12.     while(1)
    
13.   {
    
14.         // 如果接收到内容且传输完成
    
15.         if (curRecCunt == gReceCount && gReceCount != 0)
    . E9 G. j% L$ @- H: W
16.         {
    
17.             printf ("App Code reception complete!\r\n");
    
18.             printf ("The length of the received App code is %d!\r\n",gReceCount);
    
19.             
    
20.             // 开始准备写入Flash
    
21.             if(((*(vu32*)(0X20001000+4)) & 0xFF000000) == 0x08000000)   // 判断是否为0X08XXXXXX.
    
22.             {
    
23.                 iap_write_appbin(FLASH_APP1_ADDR,gReceFifo,gReceCount);   // 更新FLASH代码  
    
24.                 gReceCount = 0;   // 清零接收计数变量
    - U! T. r/ a$ j, _  _: u+ |
25.                 printf("Update complete!\r\n");
    
26.             }
    
27.             else
    , {% V- g8 O' n
28.             {
    8 }! Q" ^  a9 @6 `) b# _
29.                 printf("Update error!\r\n");
    
30.             }
    6 `7 e: g; m1 u4 T
31.             
    * B. O" U; S, {% {' m8 @) g0 Q5 x; k
32.             // 准备跳转App执行
    7 l9 H* J" X: |% m
33.             if(((*(vu32*)(FLASH_APP1_ADDR+4))&0xFF000000)==0x08000000)   //判断是否为0X08XXXXXX.
    
34.             {
    4 l, L5 Y  D% `  \
35.                 printf("Enter App!\r\n");
    
36.                 iap_load_app(FLASH_APP1_ADDR);   //执行FLASH APP代码
    
37.             }else
    ' b8 R5 w. a& X+ I8 p. J9 y
38.             {
    
39.                 printf("Enter error!\r\n");
    
40.             }
    3 }( C, }) ~, e8 k2 _
41.         }
    0 S! U4 W( [& R4 X7 ?3 G! C
42.         else   // 未传输完成
    
43.         {
    & H; r7 l) h. ]
44.             curRecCunt = gReceCount;   // 更新当前接收数量
    
45.             // 延时一定要有，给串口中断留出时间
    - P5 @4 E6 [) G& P
46.             // 如果没有会导致接收不完全
    0 \" C# ~6 w% `* Y$ H$ O' y
47.             delay_ms(10);
    * ~$ m7 t/ J, [' G+ O
48.         }
    2 |1 D8 D: R- M. e
49.     }
    
50. }

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! D6 u  w% k6 |) ?* G: q7 M8 A六、注意事项
; e- f8 L4 V4 _2 N8 Q+ _' ]需要注意的是，上面的程序中App程序是从0x8010000开始，需要配置好程序起始地址和中断向量表偏移。

! V" a$ B# Q* I$ O; {! l! T: v
" c; G, {4 K3 B, M3 z转载自：二土电子
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