【开源活动】基于国民N32G45x的SD卡IAP升级
本帖最后由 WoodData 于 2023-3-31 18:06 编辑#申请原创#@安小芯
写在前面的：感谢21IC平台和国名技术举办的这次基于N32G45x的SD卡IAP升级开发活动。看到这个活动就申请了，主要是对IAP升级感兴趣，非常幸运成功入选。 IAP应用升级主要是为了不使用下载调试器，而是通过MCU的外设通信接口实现更新应用固件的方法。在这之前我也做过通过串口UART和USB的U盘模式更新固件。这样可以方便产品有BUG时，在用户本地更新。再加上对固件进行加密和MCU升级更新时解密，就可以直接给用户自己更新，还不怕泄露固件。 第一、目标规划本次目标是实现基于国名的N32G45X单片机实现SD卡的IAP升级。我将实现目标分为以下步骤。首先就要实现的功能：1、MCU的flash擦除，读和写功能。2、SD卡的驱动移植，包含SD卡的读写数据。3、文件系统的移植，这里移植最常用的FATFS文件系统。这样对SD内文件操作起来更方便。4、主要是设计触发进入升级更新的方法，以及更新完之后的跳转到应用APP. 第二、按照功能步骤逐个调试。1、首先是FLASH读写、擦除关于MCU的FLASH操作，参考国名技术的例子资料。整理代码如下：//FLASH单字写入void APPFLASH_ByteWrite (uint32_t _addr, uint32_t _data){ // *** Device-Specific *** // TODO: Add this based on MCU. /* Unlocks the FLASH Program Erase Controller */ FLASH_Unlock(); do{ if (FLASH_COMPL == FLASH_ProgramWord(_addr, _data)) break; }while(1); /* Locks the FLASH Program Erase Controller */ FLASH_Lock();}//FLASH单字读uint8_t APPFLASH_ByteRead (uint32_t addr){ // *** Device-Specific *** // TODO: Add this based on MCU. __IO uint32_t * pdat; pdat = (uint32_t *)addr; return *pdat;}//FLASH擦除void APPFLASH_PageErase (uint32_t _addr){ // *** Device-Specific *** // TODO: Add this based on MCU. //page flash = 2K=0x800 __IO uint32_t addr0; addr0 = _addr & (~0x7ff); FLASH_Unlock(); do{ if (FLASH_COMPL == FLASH_EraseOnePage(_addr)) break; }while(1); FLASH_Lock();}//FLASH多字节写入,这里要求写入起始地址为512整数倍。void APPFLASH_PageWrite (uint32_t _addr,uint8_t *buff,uint32_t len){ __IO uint32_t i,addr0; __IO uint32_t * pdat; addr0 = _addr & (~0x000001ff); FLASH_Unlock(); for(i = 0;i < len;i += 4) //page=2K=0x800/4=0x200=512 { pdat = (uint32_t *)(buff + i); do{ if (FLASH_COMPL == FLASH_ProgramWord(addr0,*pdat)) break; }while(1); addr0 += 4; } FLASH_Lock();} 2、实现SD卡驱动，参考我自己之前的SD卡驱动，使用的是SPI接口。因为买的SD模块是SPI接口的，就直接用上了。 使用的是MCU的SPI1外设，端口如下：* PA4<===========>CS* PA5<===========>SCK* PA6<===========>MISO* PA7<===========>MOSI下面是SPI的初始化代码/** * @name drv_spi_init * @brief spi 外设初始化 * @param None * @returnNone */void drv_spi_init(void){ GPIO_InitType GPIO_InitStructure; SPI_InitType SPI_InitStructure; RCC_EnableAPB2PeriphClk(RCC_APB2_PERIPH_SPI1 | RCC_APB2_PERIPH_GPIOA, ENABLE); /*!< Configure SPI pins: SCK */ GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_5; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitPeripheral(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /*!< Configure SPI pins: MOSI */ GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_7; GPIO_InitPeripheral(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /*!< Configure SPI pins: MISO */ GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_InitPeripheral(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /*!< Configure CS_PIN pin: CS pin */ GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_4; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitPeripheral(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /*!< SPI configuration */ SPI_InitStructure.DataDirection = SPI_DIR_DOUBLELINE_FULLDUPLEX; SPI_InitStructure.SpiMode = SPI_MODE_MASTER; SPI_InitStructure.DataLen = SPI_DATA_SIZE_8BITS; SPI_InitStructure.CLKPOL = SPI_CLKPOL_HIGH; SPI_InitStructure.CLKPHA = SPI_CLKPHA_SECOND_EDGE; SPI_InitStructure.NSS = SPI_NSS_SOFT; SPI_InitStructure.BaudRatePres = SPI_BR_PRESCALER_16; SPI_InitStructure.FirstBit = SPI_FB_MSB; SPI_InitStructure.CRCPoly= 7; SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); SPI_Enable(SPI1, ENABLE);}//SPI通信读写数据uint8_t spi_read_write(uint8_t _data){ /*!< Loop while DAT register in not emplty */ while (SPI_I2S_GetStatus(SPI1, SPI_I2S_TE_FLAG) == RESET) ; /*!< Send byte through the SPI1 peripheral */ SPI_I2S_TransmitData(SPI1, _data); /*!< Wait to receive a byte */ while (SPI_I2S_GetStatus(SPI1, SPI_I2S_RNE_FLAG) == RESET) ; /*!< Return the byte read from the SPI bus */ return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);}接着就是SD卡驱动调试，代码太多这里就不列出来了，具体代码在工程中查看。主要是实现SD卡初始化，获取SD状态，然后是读写PAGE页。 3、接着就是FATFS文件系统移植了。主要实现文件系统需要的几个函数。代码实现如下：/*** @briefInitializes a Drive* @paramlun : not used* @retval DSTATUS: Operation status*/DSTATUS SD_initialize(BYTE lun){ if(MSD_Init() == 0) { MSD_GetCardInfo(&CardInfo); return 0; }else return STA_NOINIT;} /*** @briefGets Disk Status* @paramlun : not used* @retval DSTATUS: Operation status*/DSTATUS SD_status(BYTE lun){ return 0;} /*** @briefReads Sector(s)* @paramlun : not used* @param*buff: Data buffer to store read data* @paramsector: Sector address (LBA)* @paramcount: Number of sectors to read (1..128)* @retval DRESULT: Operation result*/DRESULT SD_read(BYTE lun, BYTE *buff, DWORD sector, UINT count){ int res; if( !count ) { return RES_PARERR;/* count不能等于0，否则返回参数错误 */ } if(count==1) /* 1个sector的读操作 */ { res =MSD_ReadSingleBlock(sector ,buff ); }else /* 多个sector的读操作 */ { res = MSD_ReadMultiBlock(sector , buff ,count); } if(res == 0) { return RES_OK; }else { return RES_ERROR; }} /*** @briefWrites Sector(s)* @paramlun : not used* @param*buff: Data to be written* @paramsector: Sector address (LBA)* @paramcount: Number of sectors to write (1..128)* @retval DRESULT: Operation result*/#if _USE_WRITE == 1DRESULT SD_write(BYTE lun, const BYTE *buff, DWORD sector, UINT count){ int res; if( !count ) { return RES_PARERR;/* count不能等于0，否则返回参数错误 */ } if(count==1) /* 1个sector的写操作 */ { res = MSD_WriteSingleBlock(sector , (uint8_t *)(&buff) ); }else /* 多个sector的写操作 */ { res = MSD_WriteMultiBlock(sector , (uint8_t *)(&buff) , count ); } if(res == 0) { return RES_OK; }else { return RES_ERROR; }}#endif /* _USE_WRITE == 1 */ /*** @briefI/O control operation* @paramlun : not used* @paramcmd: Control code* @param*buff: Buffer to send/receive control data* @retval DRESULT: Operation result*/#if _USE_IOCTL == 1DRESULT SD_ioctl(BYTE lun, BYTE cmd, void *buff){ DRESULT res = RES_ERROR; switch (cmd) { /* Make sure that no pending write process */ case CTRL_SYNC : res = RES_OK; break; /* Get number of sectors on the disk (DWORD) */ case GET_SECTOR_COUNT : *(DWORD*)buff = CardInfo.Capacity/CardInfo.BlockSize; res = RES_OK; break; /* Get R/W sector size (WORD) */ case GET_SECTOR_SIZE : *(WORD*)buff = CardInfo.BlockSize; res = RES_OK; break; /* Get erase block size in unit of sector (DWORD) */ case GET_BLOCK_SIZE : *(WORD*)buff = CardInfo.BlockSize; res = RES_OK; break; default: res = RES_PARERR; } return res;}#endif /* _USE_IOCTL == 1 */SD驱动接口定义如下：const Diskio_drvTypeDefSD_Driver ={ SD_initialize, SD_status, SD_read,#if_USE_WRITE == 1 SD_write,#endif /* _USE_WRITE == 1 */ #if_USE_IOCTL == 1 SD_ioctl,#endif /* _USE_IOCTL == 1 */};文件系统使用前要初始化，通过f_mount()的API挂载系统。挂载之后就可以通过文件操作函数API f_open(),f_read(),f_write()操作文件。int FATFS_Init(FATFS *fs,char * _path){ FRESULT res; FATFS_LinkDriver(&SD_Driver,_path, 0); res = f_mount(fs,_path,1); printf("f_mount return =%d\r\n",res); returnres;}文件系统配置在ffconf.h内，看自己需求配置了。基本很少改动，默认就可以。文件系统移植完成后，可以测试一下文件的读写功能是否正常。方便后面读取文件更新固件。 4、前面的驱动都完成后就可以着手IAP的应用流程设计了。本次应用流程如下：4.1、检查MCU复位原因，通过检测RST复位按键或者软复位强制进入bootloader。这时不 管APP应用是否有效存在。4.2、检查app应用有效标识是否存在。标识是app更新完后在FLASH指定地址写入数据标 识。如果APP有效，而且不是RST按键复位或者软复位就直接跳转到APP应用。否则 就继续进入bootloader继续更新。4.3、初始化bootloader的外设。4.4、查找读取SD卡内bin文件固件，读取文件并写入到FLASH对应地址空间。4.5、更新完成APP后等待10s跳转到APP。如果更新APP失败，这时如果旧的APP还是有 效的话，那就等待10s跳转到APP；否则停止在bootloader内，这时可以按复位键再次 尝试APP更新。 BOOTLOADER和APP应用的FLASH空间分配。给bootloader分配了前20K空间。后面的给APP空间。其中后面的空间的前512字节用作存储APP的一些信息。所以APP应用固件从0x08005200地址开始。#defineAPP_FW_START_ADDR (uint32_t)(0x08005200)#defineAPP_FW_FLASH_SIZE (uint32_t)(1024*100) //100K#defineAPP_FW_PAGE_SIZE (uint32_t)(0x00000800) //2048#defineAPP_FW_INFO_ADDR (APP_FW_START_ADDR - 0x200)#defineAPP_FW_END_ADDR (APP_FW_START_ADDR + APP_FW_FLASH_SIZE) 下面是实现代码：uint32_t UpdateFlag,RstTimeTick; //pFun Jump_to_app;uint32_t Jump_addr;//这里检查复位标识。void IAP_CheckFlag(void){ uint32_t Rstflag; uint32_t *pdat; UpdateFlag = 0; AppUpdateFlag = 0; //软件复位或者rst引脚复位进入Bootloader。 Rstflag = RCC->CTRLSTS & 0xFF000000; RCC->CTRLSTS |= (0x00000001 << 24);//清复位标志 if((Rstflag == 0x04000000)||(Rstflag == 0x10000000)||(Rstflag == 0x14000000)) { UpdateFlag |= 0x00000001; //需要更新 } //===================================================== pdat = (uint32_t *)(APP_FW_INFO_ADDR+508); if(*pdat == 0xAA55A55A) //有app代码 { UpdateFlag |= 0x00000002; }else { UpdateFlag |= 0x00000001; //需要更新 } if(UpdateFlag == 2) { if(((*(__IO uint32_t *)APP_FW_START_ADDR)&0x2FFE0000)==0x20000000) { Jump_addr = *(__IO uint32_t *)(APP_FW_START_ADDR + 4); Jump_to_app = (pFun)Jump_addr; __set_MSP(*(__IO uint32_t *)(APP_FW_START_ADDR)); Jump_to_app(); } UpdateFlag = 1; } RstTimeTick = 10000;} //这里是等待10s之后跳转到APP应用。void IAP_UpdateRestart(void){ if((AppUpdateFlag == 3)|| ((AppUpdateFlag == 0) && (UpdateFlag & 0x2))) { //更新完成后10秒自动跳到APP。 if(RstTimeTick == 0) { RstTimeTick = 10000; if(((*(__IO uint32_t *)APP_FW_START_ADDR)&0x2FFE0000)==0x20000000) { __disable_irq(); //禁止中断 RCC->APB2PRST = 0xFFFFFFFF; //所有外设复位 RCC->APB1PRST = 0xFFFFFFFF; RCC->AHBPRST= 0xFFFFFFFF; RCC->APB2PRST = 0x0; RCC->APB1PRST = 0x0; RCC->AHBPRST= 0x0; __enable_irq(); // Jump_addr = *(__IO uint32_t *)(APP_FW_START_ADDR + 4); Jump_to_app = (pFun)Jump_addr; __set_MSP(*(__IO uint32_t *)(APP_FW_START_ADDR)); Jump_to_app(); } UpdateFlag &= ~0x00000002; } }}这里是读取SD文件，并更新FLASH.int read_file_update (char* file_path){ uint32_t buff; FIL fsrc; /* file objects */ FRESULT res; UINT br; int page_index; res = f_open( &fsrc , file_path , FA_READ); if ( res == FR_OK ) { if(UpdateAppCodeStart((uint8_t *)file_path,f_size(&fsrc)))goto _exit1; if(UpdateAppCodeInfo((uint8_t *)buff))goto _exit1; page_index = 0; while(1) { res = f_read(&fsrc, (uint8_t *)buff, 512, &br); if(res == FR_OK) { if(br == 512) { if(UpdateAppCode(page_index,(uint8_t *)buff))goto _exit1; }else { if(UpdateAppCodeEnd(page_index,(uint8_t *)buff,br))goto _exit1; break; } page_index ++; }else{ goto _exit1;} } f_close(&fsrc); if(UpdateAppCodeCheckALL())goto _exit1; return 0; } printf("%s file open error.\r\n",file_path);_exit1: f_close(&fsrc); return 1;} 下面是MAIN函数/** * @briefMain program. */int main(void){ IAP_CheckFlag(); //检查复位标识，是否跳转到APP. SysTick_Config(SystemCoreClock/1000); init_cycle_counter(true); RCC_EnableAPB2PeriphClk(RCC_APB2_PERIPH_AFIO , ENABLE); GPIO_ConfigPinRemap(GPIO_RMP_SW_JTAG_NO_NJTRST, ENABLE); /* Initialize Led1~Led5 as output pushpull mode*/ GPIOInit(GPIOA, GPIO_PIN_8, 1); GPIOInit(GPIOB, GPIO_PIN_4, 1); GPIOInit(GPIOB, GPIO_PIN_5, 1); GPIOInit(GPIOC, GPIO_PIN_7, 1); GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_PIN_4); GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_PIN_5); GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_PIN_8); GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_PIN_7); /* USART Init */ USART_Config(); //串口初始化 printf("Flash Program IAP from TF Card.\r\n"); printf("sysclk=%u\r\n",SystemCoreClock); //文件系统初始化 if(FATFS_Init(&fs,path) == 0){//读取SD卡内的bin固件 if(read_file_update("0:/DEMO.BIN") == 0) { RstTimeTick = 10000; //10s printf("Update OK.\r\n"); GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_PIN_5); //更新成功板上绿灯亮 }else GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_PIN_8); //失败红灯亮 }else GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_PIN_8);//失败红灯亮 while (1) { IAP_UpdateRestart(); //等待跳转到APP. GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_PIN_4); GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_PIN_7); delay_ms(100); GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_PIN_4); GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_PIN_7); delay_ms(100); }} 好了以上就是实现bootloader的步骤。 第三、app应用的编写测试。首先在KEIL工程的Target设置页设置FLASH ROM起始地址为0x08005200。 然后添加编译后的axf固件转bin文件。添加命令：D:\Keil_v5\ARM\ARMCLANG\bin\fromelf.exe --bin -o "$L@L.bin" "#L" 下一步在system_n32g45x.c中找到VECT_TAB_OFFSET定义，修改为0x5200。这个是设置中断向量表首地址。/* #define VECT_TAB_SRAM */#define VECT_TAB_OFFSET 0x5200 /*!< Vector Table base offset field. This value must be a multiple of 0x200. */修改以上内容后就可以正常写APP应用了。编译之后将bin文件复制到SD卡中。下面是APP测试代码：int main(void){ RCC->APB2PRST = 0x0; RCC->APB1PRST = 0x0; RCC->AHBPRST= 0x0; SysTick_Config(SystemCoreClock/1000); init_cycle_counter(true); RCC_EnableAPB2PeriphClk(RCC_APB2_PERIPH_AFIO , ENABLE); GPIO_ConfigPinRemap(GPIO_RMP_SW_JTAG_NO_NJTRST, ENABLE); /* Initialize Led1~Led5 as output pushpull mode*/ GPIOInit(GPIOA, GPIO_PIN_8, 1); GPIOInit(GPIOB, GPIO_PIN_4, 1); GPIOInit(GPIOB, GPIO_PIN_5, 1); GPIOInit(GPIOC, GPIO_PIN_7, 1); /* USART Init */ USART_Config(); printf("app code running.\r\n"); printf("sysclk=%u\r\n",SystemCoreClock); if(FATFS_Init(&fs,path) == 0) { } while (1) { GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_PIN_4); GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_PIN_5); GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_PIN_8); GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_PIN_7); delay_ms(1000); GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_PIN_4); GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_PIN_5); GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_PIN_8); GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_PIN_7); delay_ms(1000); printf("app code running.\r\n"); }} 通过串口打印数据，可以看到写FLASH的APP更新过程，然后跳转到APP运行。
程序代码：**** Hidden Message ***** 下载下来，学习学习 我也来学习学习 下载下来，学习学习 厉害，学习学习 非常感谢楼主分享 不错，下载学习学习。 感谢开源，立创免费打样YYDS。 学习学习 下载学习 将APP程序从SD卡搬运到MCU中 首先从sd卡通过FAFTS文件操作系统打开程序文件,然后记录下复制开始地址和程序文件大小 SD卡IAP升级速度很快吗？ SD卡型号和使用的文件系统而有所差异吧 运行 SD 卡中的升级程序，并将升级程序的数据写入单片机系统中 单片机的固件升级方式通常有多种 如何实现程序的远程OAT呢？ 在SD卡IAP升级过程中，需要保证SD卡的稳定性和可靠性 666666 学习学习 如果您要查看本帖隐藏内容请回复