一、串口IAP简介
1.1 什么是IAP
' Z+ N( _7 Z1 ?. S4 r& G: [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
, c4 |3 c" r) [, u7 R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。
7 G4 ?6 L6 Y* l8 Q2 y
1 n: Q% n7 C9 L  R3 D
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？
* @% R2 j6 r8 j
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。
9 ~0 j$ u/ p! G# g3 [" V  e
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。

) w% E' ^, h7 I; ?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。
* \0 F& T2 S; g! G9 Z" G1 O5 I0 ]
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。
& R- h% Q. H/ j$ |: A) }: c9 F
! t+ h! w& W( w# j
) \, C5 q1 q! P3 b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。
; @( G9 p; p. {# P
3.1 正常启动流程
1 d. E; Z, U5 t$ P5 {! @& ~+ B这里的正常启动流程指的是，没有添加IAP的流程。
% W6 ?! a3 R5 M, s5 }. G" x6 ~: t
; z& U8 ~, i( v+ M

正常启动流程

& Y% Y" g! b, i2 e! M) y
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。

% d6 n9 t/ `' l1 S' U3.2 加入IAP后的启动流程
: U; p" q; y2 d/ h" v6 K8 H0 G下面是加入IAP之后的启动流程。
# d. B1 n  L0 e

加入IAP启动流程

% K! j( K( o/ M+ P. d- H5 x/ N
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。
; u, F# Z6 n' N- ^3 P. Z8 ~$ [: [0 g
由上面的两个启动过程我们可以看出
. B4 t& b; q. _' }  t  \7 [+ s• 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。
( a4 A5 l( }& _8 E' |4 K, z
1 p5 Q& T3 t2 {( |; K0 q2 ^1 I* [
, H) ~3 |( [& ~1 H+ R四、必备知识
44.1 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。
! a( k1 B" F: W& v

$ z& |: R1 D% L7 Y

修改App运行起始地址

% ~5 R3 m+ C0 a% a* @. t5 z: \4.2 设置中断向量表偏移
+ E  \1 Y, {% h3 A$ OVTOR 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

1. SCB->VTOR = FLASH BASE | 偏移量:

复制代码

4.3 生成.bin文件
1 A  N8 h. S! Y: O$ c1 Q点击魔术棒，选择“User”，按照如下配置，输入下面的内容

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

复制代码

生成.bin文件配置

% S; F+ S7 r# q: x- i* ?
/ `+ {+ o7 I5 F; ]) }8 [' z+ k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。
. G! f* `# B7 o: c% H$ m  D+ {
! {: y# [0 D* m& W# b

编译提示

/ W$ z, o( [8 X
7 V1 W; I  M( a9 R$ s) }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。

) |: h3 N6 S) p5 y. \7 Y( Z* M) r! P5 e5.1 串口中断服务函数
1 G+ w& P* p( f! S2 q" \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。
- c, T5 T& L' ~1 C, c8 b( D" U

1. /*
   
2. *==============================================================================
   & b8 y& f; J0 x8 x( {
3. *函数名称：USART1_IRQHandler
   
4. *函数功能：USART1中断服务函数
   
5. *输入参数：无
   3 B8 V9 l+ f1 T8 b
6. *返回值：无
   3 b  _3 N5 F: Y* N. G# ]2 W8 ?  o
7. *备  注：无
   0 b( h7 r1 U. J
8. *==============================================================================
   8 `* A2 B% |# Z6 A1 ?: U* J5 X
9. */
   
10. u32 gReceCount = 0;   // 接收计数变量
    0 F, [+ M8 e  ^; c* l
11. // 接收数组
    6 U7 X0 P/ g7 k2 D
12. // 限制起始地址为0X20001000
    
13. // 保证偏移量为 0X200的倍数
    . Y0 W# L' h1 J: `% r6 M, v. a; ~
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)  
    0 i# B% W3 }) W7 l
18. {
    ' s. N# [* H# }$ a7 z2 T* e! a3 }4 d
19.     if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)   //接收到一个字节  
    
20.     {
    
21.         if (gReceCount < USART_RECE_MAX_LEN)
    . \  e& P/ a7 \: l$ A' E, {8 `
22.         {
    " K- a2 ~+ h" l; H# ?& |: z/ y4 B
23.             gReceFifo[gReceCount++] = USART1->DR;
    2 y" _) V  {7 ^  t! w2 g
24.         }
    
25.         else
    
26.         {
    / ~7 b) J* w3 u8 P$ z8 ~# z
27.             printf ("APP code out of memory!\r\n");
    
28.         }
    8 W) \  r6 e- n) l
29.     }
    & |' N# d! ^: E% n2 t5 M
30. }

复制代码

5.2 Flash写入程序
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. /*
   2 R  `: O4 n, l( d# s( r
2. *==============================================================================
   & R4 z# a- e. T; d! J
3. *函数名称：Med_Flash_Write
   % N! Y5 Q- T7 y( o( }2 F
4. *函数功能：从指定地址开始写入指定长度的数据
   
5. *输入参数：WriteAddr：写入起始地址；pBuffer：数据指针；
   
6.                         NumToRead：写入（半字）数
   ; \4 y# k0 U+ @& i3 W: S& k# n) I
7. *返回值：无
   # t% N8 L- h1 u$ P* {& V( O
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
   
9. *==============================================================================
   
10. */
    . J- P4 [9 j/ Z+ S, s
11. 
    
12. // 根据中文参考手册，大容量产品的每一页是2K字节
    6 @- r. D; n/ f& I- o% {! c6 C
13. #if STM32_FLASH_SIZE < 256
    0 z/ y* l) p/ H: C# o2 w2 K) a% z
14.     #define STM32_SECTOR_SIZE   1024   // 字节
    
15. #else
    
16.     #define STM32_SECTOR_SIZE   2048
    
17. #endif
    5 K3 {0 S8 [0 k' g" F7 a
18. 
    
19. // 一个扇区的内存
    * |! A( Q. e5 W+ D5 X5 q0 v$ K" I
20. u16 STM32_FLASH_BUF[STM32_SECTOR_SIZE / 2];
    
21. 
    6 k6 c- I" Y; m8 ~
22. void Med_Flash_Write (u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)
    
23. {
    + k( O2 C9 E+ A3 w- f9 Y9 Y2 K
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)   
    9 C% }+ G3 Q3 d' Y9 d: k$ N; \
27.      u16 i;   
    , ]* s' _0 w6 z
28.     u32 offaddr;   // 去掉0X08000000后的地址
    
29.    
    # P7 x  g+ \+ F; _" Q; R
30.     // 判断写入地址是否在合法范围内
    8 |+ q1 I  y* E2 |6 `# ?
31.     if (WriteAddr < STM32_FLASH_BASE || (WriteAddr >= (STM32_FLASH_BASE + 1024 * STM32_FLASH_SIZE)))
    9 q! X, }) f# [$ ^- G4 H
32.     {
    ( b  h+ L" x0 j7 X  b- V' e7 I
33.         return;   // 非法地址
    
34.     }
    
35.    
    
36.     FLASH_Unlock();   // 解锁
    
37.     offaddr = WriteAddr - STM32_FLASH_BASE;   // 实际偏移地址
    9 R) @7 E; f4 z: Q* r! K. ^$ s
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.    
    
42.     if (NumToWrite <= secremain)
    
43.     {
    2 j: h& s8 W! S& W
44.         secremain = NumToWrite;   // 不大于该扇区范围
    2 O# q0 N$ `" f! ~; ?& t) ?
45.     }
    
46.    
    9 l. O6 m$ ~$ u) N# \; T; j
47.     while (1)
    
48.     {
    & k- S( X( {' ]& [3 `
49.         // 读出整个扇区的内容
    
50.         Med_Flash_Read(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE,STM32_FLASH_BUF,STM32_SECTOR_SIZE / 2);
    
51.         
    6 D6 m& o6 C0 Q; |! L" w' f
52.         // 校验数据
    " m  V% f' x- y! A( S% Y% K0 {$ D
53.         for (i = 0;i < secremain;i ++)
    7 K5 [5 [. ^& n- l. W5 ]4 k; l
54.         {
    6 o" T; Z0 P" ]" E
55.             // 需要擦除
    $ p$ ?* v) K' b. Z% F# p) v
56.             if (STM32_FLASH_BUF[secoff + i] != 0XFFFF)
      T0 l) E4 ~/ H
57.             {
    
58.                 break;
    
59.             }   
    
60.         }
    
61.         // 需要擦除
    $ H4 \% X/ |2 L* Z* [/ S
62.         if (i < secremain)
    7 I& V4 v0 k$ b- @: {( M, j1 o
63.         {
    9 E) K% z3 Q; u" @$ D4 V  m
64.             FLASH_ErasePage(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE);   // 擦除这个扇区
    7 E- x1 r) P+ e  T, h5 P- Z9 }5 h
65.             
    
66.             // 复制
    0 v7 W6 l/ W' x8 U
67.             for (i = 0;i < secremain;i ++)
    % \  \2 z$ i& l( E0 ^3 |
68.             {
    
69.                 STM32_FLASH_BUF[i + secoff] = pBuffer[i];   
    
70.             }
    
71.             
    5 V! K! w$ A9 E3 r# y1 ]( C
72.             // 写入整个扇区
    : t, g. e  W& ?& n# ]6 A, ^1 A" F7 w
73.             Med_Flash_Write_NoCheck(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE,STM32_FLASH_BUF,STM32_SECTOR_SIZE / 2);
    
74.         }
    7 c7 v- q, e$ b9 z; |3 P
75.         else
    
76.         {
    
77.             // 写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间
    
78.             Med_Flash_Write_NoCheck(WriteAddr,pBuffer,secremain);
    . r' N; i: h. J3 n8 a+ U8 [
79.         }
    6 G/ |" `7 @! Y
80.         
    
81.         if (NumToWrite == secremain)
    
82.         {
    , O4 c: G% t; h% C3 k5 `
83.             break;   // 写入结束了
    
84.         }
    4 |! b" r! k! H/ c" n/ M
85.         // 写入未结束
    - q8 m, O$ S5 q7 Y, n* y
86.         else
    
87.         {
    
88.             secpos ++;   // 扇区地址增1
    
89.             secoff = 0;   // 偏移位置为0   
    
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
    0 l) I/ t( u: V! n2 O
93.             if (NumToWrite > (STM32_SECTOR_SIZE / 2))
    2 W# ?2 k' }/ D' x" M: r$ i
94.             {
    1 O* V6 u" S, V! x: M+ L1 _/ d
95.                 secremain = STM32_SECTOR_SIZE / 2;   // 下一个扇区还是写不完
    ' S% p5 j8 {2 Z8 [8 U
96.             }
    
97.             else
    * h1 ?4 s0 G* x1 ~, r' x
98.             {
    ; \3 W# X, ?4 _1 I! X9 N* R$ p$ L
99.                 secremain = NumToWrite;   // 下一个扇区可以写完了
    , j4 C9 r/ _5 {  }
100.             }
     7 t8 v, r( y5 `* {
101.         }  
     
102.     }
     - ^8 B  d8 l2 B' d
103.     FLASH_Lock();   // 上锁
     
104. }

复制代码

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。
$ b) Z; l* J4 a

1. /*
   1 I% Q0 F- I9 e0 `0 O
2. *==============================================================================
   ( T6 F7 g/ A; t
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；
   
6.                         appsize：App程序大小
   / @# C! {, T& b; W
7. *返回值：无
   , W) }/ G" I7 D- B/ P
8. *备  注：无
   
9. *==============================================================================
   
10. */
    1 S6 K( N) s* l3 ]5 X0 G/ A* O* h
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. 
    
14. void iap_write_appbin (u32 appxaddr,u8 *appbuf,u32 appsize)
    
15. {
    
16.     u16 t;   // 临时循环变量
    * t2 v; S4 e( r. U" S$ K: Z4 _9 I
17.     u16 i = 0;   // 自增索引
    
18.     u16 temp;   // 临时计算变量
    
19.    
    9 b6 h4 H& V: Z: n8 V& D3 _9 w+ M
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
    # Q3 j* U4 ~) `. |1 k
22.    
    
23.     // for循环，2K为单位进行写入
    0 [, i8 a' s2 [
24.     for(t = 0;t < appsize;t += 2)
    
25.     {  
    
26.         temp = (u16)dfu[1] << 8;
    6 }/ s/ N, t* {, g$ O& H
27.         temp += (u16)dfu[0];   
    
28.         dfu += 2;   // 偏移2个字节
    2 t. J5 U. X5 W3 @" O1 \
29.         iapbuf[i++] = temp;     
    
30.         if(i == 1024)
    # r  |" u" Z+ e9 V
31.         {
    
32.             i = 0;
    + X1 G+ j" P5 q5 S  K6 \( {- v
33.             Med_Flash_Write (fwaddr,iapbuf,1024);
    ; m. B6 U# T2 o' b8 Y
34.             fwaddr += 2048;   // 偏移2048  16=2*8所以要乘以2
    
35.         }
    5 e  {! ?7 z. A7 l$ g; o
36.     }
    
37.     if(i)
    # u: M9 s2 R2 N& Y$ e# Z) f
38.     {
    
39.         Med_Flash_Write (fwaddr,iapbuf,i);   // 将最后的一些内容字节写进去
    
40.     }
    
41. }
    
42. /*
    6 m$ `* T; F8 h1 R# O
43. *==============================================================================
    
44. *函数名称：iap_load_app
    
45. *函数功能：跳转到App
    
46. *输入参数：appxaddr：App程序起始地址
    + p8 h/ ~& c1 v' \* Y* N" A
47. *返回值：无
    
48. *备  注：无
    & X* G1 c1 N% f' P7 R
49. *==============================================================================
    ( l" d( N1 G3 w7 Q* p1 {; C
50. */
    & v9 F' e7 S% p" f' e
51. iapfun jump2app;
    5 H# ^" `1 T" }: C, h& i3 l/ t
52. 
    
53. void iap_load_app (u32 appxaddr)
    
54. {
    # [2 p' u8 Y) R" q& Z4 j1 i2 c% _
55.     if(((*(vu32*)appxaddr)&0x2FFE0000)==0x20000000)   // 检查栈顶地址是否合法
    
56.     {
    8 A9 r) n& e; @% V  q
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)  
    0 t+ ?  O( q! U7 ?
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.     }
    - H, J8 n; D# h& _
61. }

复制代码

5.4 main函数
main函数设计如下

1. int main(void)
   
2. {
   ' x& k$ R8 P$ a
3.     u32 curRecCunt = 0;   // 当前接收数量
   1 N6 F; x) O, i! r9 s# l  C& C
4.    
   ; f% f$ a7 a" B! G) R) m' S! Y
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);
   8 l, J- O" y- ~0 ~
7.     delay_init();   // 延时初始化
   
8.     uart_init(115200);   // 串口初始化
   
9.    
   6 n# V$ d& r9 R9 q- W. g& H
10.     printf ("Enter the Bootloader Code!\r\n");
    
11.    
    ! m- l& ?. m) Y
12.     while(1)
    + v( M4 i) m# K6 \
13.   {
    . a) n$ B6 P2 l" q- c$ W( W" n
14.         // 如果接收到内容且传输完成
    4 l8 g! c% {. x9 z- N9 |
15.         if (curRecCunt == gReceCount && gReceCount != 0)
    
16.         {
    
17.             printf ("App Code reception complete!\r\n");
    0 q( `" F% Z* H) ?1 j
18.             printf ("The length of the received App code is %d!\r\n",gReceCount);
    , L1 l, C8 R7 G* q+ u. `
19.             
    
20.             // 开始准备写入Flash
    
21.             if(((*(vu32*)(0X20001000+4)) & 0xFF000000) == 0x08000000)   // 判断是否为0X08XXXXXX.
      l! ^. e8 H; c% z* Y- ~. c; @* r! ^
22.             {
    1 b; n5 R9 n8 I6 n4 q/ d& ^
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
    1 y- m% p) |' N+ p. H
25.                 printf("Update complete!\r\n");
    
26.             }
    ( V6 ~* D! a/ T; L( A
27.             else
    ) H+ m+ Z; n2 M2 |
28.             {
    
29.                 printf("Update error!\r\n");
    , M0 \; ?' {( _* Y' Y0 _: P
30.             }
    3 p  m% {5 @8 _* p: W' y8 A8 e" T
31.             
    ! a' v: s5 E" I$ t/ |5 g
32.             // 准备跳转App执行
    
33.             if(((*(vu32*)(FLASH_APP1_ADDR+4))&0xFF000000)==0x08000000)   //判断是否为0X08XXXXXX.
    
34.             {
    2 B& k% z& M# N& w* I5 U8 a' `
35.                 printf("Enter App!\r\n");
    
36.                 iap_load_app(FLASH_APP1_ADDR);   //执行FLASH APP代码
    
37.             }else
    ! z: ?2 E, R# A1 s! C6 u
38.             {
    
39.                 printf("Enter error!\r\n");
    
40.             }
    3 d/ |1 h4 P5 R6 Q4 V: f
41.         }
    
42.         else   // 未传输完成
    
43.         {
    ; q/ H' Q7 B( S
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
    
46.             // 如果没有会导致接收不完全
    
47.             delay_ms(10);
    
48.         }
    0 k5 I( w7 [7 X! n
49.     }
    
50. }

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0 |% Q, t+ H0 y+ l6 [' Z六、注意事项
: D, |  d! R* ^) G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。

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$ k  D# l$ k( f/ J) O9 A4 |$ s转载自：二土电子
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