STM32学习：IAP简单的IAP例⼦
章节概述：
以⼀个最简单的例⼦⽰范IAP程序（没有⽂件通讯，没有跳转判断），需要借助IDE进⾏分区数据的划分以及下载。
准备
IDE：keil-MDK 5
MCU：STM32F103ZET6为例（Flash地址为0x08000000—0x0807ffff，共512KB）。
BSP：STM32-HAL
启动⽅式：FLASH启动
前32KB存放BootLoader程序（0x08000000 ~ 0x08007fff）
剩余的空间存放APP程序（0x08008000 ~ 0x0807ffff）
假定跳转的APP程序的实际物理地址为：0x08008000
分别新建2个⼯程，名字可以为：bootLoader与app。
从Bootloader跳转到APP
Bootloader
为了区分执⾏分区的不同，添加串⼝打印功能。（略）
例如：printf("Hello Bootloader\r\n");
添加下⾯的代码以实现跳转功能：
节选⾃CubeMX的例程：STM32Cube\Repository\xxx\Projects\Applications\IAP
#define NVIC_VectTab_RAM            ((u32)0x20000000)
#define NVIC_VectTab_FLASH          ((u32)0x08000000)
#define PHYSICAL_ADDRESS_Flash  (0x08000000) // 程序烧写的物理地址
#define APPLICATION_POSADDR    (0x0000C000) // APP 偏移量
#define APPLICATION_ADDRESS    ((PHYSICAL_ADDRESS_Flash) | (APPLICATION_POSADDR)) // 最终跳转的地址，实际上就是0x08008000
typedef  void (*pFunction)(void);
pFunction JumpToApplication;
uint32_t JumpAddress;
void NVIC_SetVectorTable(uint32_t base, uint32_t offset)
{
/* close interruption*/
__set_FAULTMASK(1);
/* set vector table*/
//NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0xffset);
SCB->VTOR = base | offset;
/* open interruption*/
__set_FAULTMASK(0);
}
int main(void)
{
// 在BootLoader程序的中断向量表指向设置中应有这么⼀句：
NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0);      //设置中断向量表指向
/* Test if user code is programmed starting from address "APPLICATION_ADDRESS" */
if (((*(__IO uint32_t*)APPLICATION_ADDRESS) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000) //①
{
/* Jump to user application */
JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (APPLICATION_ADDRESS + 4);// ②
JumpToApplication = (pFunction) JumpAddress;//③
/* Initialize user application's Stack Pointer */
__set_MSP(*(__IO uint32_t*) APPLICATION_ADDRESS); // ④
JumpToApplication(); // ⑤
}
while (1)
{}
}
stm32怎么使用printf解析：
①因为⽤户程序开始位置(0x08008000处)的前4个字节存放的是堆栈的地址，堆栈地址必定是指向RAM空间的，⽽STM32的RAM空间起始地址为0x20000000，所以要进⾏判断。
APPLICATION_ADDRESS存放的是⽤户程序Flash的⾸地址
(*(volatile u32*)APPLICATION_ADDRESS)的意思是取⽤户程序⾸地址⾥⾯的数据，这个数据就是⽤户代码的堆栈地址，堆栈地址指向RAM，⽽RAM的起始地址是
0x20000000，因此上⾯的判断语句执⾏：判断⽤户代码的堆栈地址是否落在:0x20000000~0x2001ffff区间中，这个区间的⼤⼩为128K，笔者查阅STM32各型号的RAM⼤⼩，⽬前RAM最⼤的容量可以做到192K+4K，时钟频率为168MHZ。⼀般情况下，我们使⽤的芯⽚较多的落在<128K RAM的区间，因此上⾯的判断语句是没有太⼤问题的。
②程序跳转地址的确认，前⾯已经说过0x08008004处的4个字节存放的是复位函数的⼊⼝地址，该句的意思为获得ApplicationAddress + 4地址处的数据，即为获得新的复位函数⼊⼝地址。
③令Jump_To_Application这个函数指针指向复位函数⼊⼝地址。
④堆栈的初始化，调⽤__set_MSP重新设定栈顶代地址，把栈顶地址设置为⽤户代码指向的栈顶地址。
⑤跳转到新的复位函数。设置PC指针为复位地址。
App
为了区分执⾏分区的不同，添加串⼝打印功能。（略）
例如：printf("Hello App\r\n");
添加下⾯的代码以配合跳转功能：
#define NVIC_VectTab_RAM            ((u32)0x20000000)
#define NVIC_VectTab_FLASH          ((u32)0x08000000)
#define APPLICATION_POSADDR    (0x0000C000) // APP 偏移量
void NVIC_SetVectorTable(uint32_t base, uint32_t offset)
{
/* close interruption*/
__set_FAULTMASK(1);
/* set vector table*/
/
/NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0xffset);
SCB->VTOR = base | offset;
/* open interruption*/
__set_FAULTMASK(0);
}
int main(void)
{
// 在⽤户程序的中断向量表指向设置⽤应有这么⼀句：
NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, APPLICATION_POSADDR);      //设置中断向量表指向
...;
}
⼯程设置
程序写完了，但是编译还需要进⾏设置。
BootLoader⼯程
为了确保Address Range不超过0x08008000，超过会导致app分区被覆盖。
点击：MDK-Options-Debug-Settings：
Flash Download，勾选Reset and Run、Program、Reset and Run
点击列表中的Flash（如果没有则需要点击Add进⾏添加）
修改Size为：0x08004000（只要不超过0x8000即可）
编译，烧写。
APP ⼯程
为了修改链接地址，以及烧录范围。
MDK-Options-Target-Read/Only Memory Areas
勾选IROM1：填⼊0x08008000。
MDK-Options-Target-Debug-Settings：
点击Flash Download，勾选Reset and Run、Program、Reset and Run
点击列表中的Flash（如果没有则需要点击Add进⾏添加）
修改Start为：0x08008000
修改Size为：0x08004000（只要不超过0x80000即可）
编译，烧写。
现象
观察到下⾯的打印信息。
Hello Bootloader
Hello app
注意到2段程序都有NVIC_SetVectorTable函数，可以设置将其注释掉，然后做如下的实验：
配置BootLoader中打开了定时器中断，写好对应的处理函数，例如在中断响应中打印"Boot"。
配置User app中同样打开了定时器中断，写好了对应的处理函数，例如在中断响应中打印"User"。
观察到，尽管两边都实现了中断以及响应，但是都在执⾏着BootLoader的中断响应。
IAP实现总结
STM32的IAP⽅案实现需要在进⾏⽤户程序之前加⼀段Bootloader程序。
BootLoader程序的作⽤就是：
要么：设置新的栈顶指针，直接跳转到⽤户程序。
要么：删除原有的⽤户程序，读取*.bin⽂件数据并将数据重新写⼊新的⽤户程序。
对于⽤户程序相⽐普通的编程只需要做三步改动即可：
改变代码存放的地址空间
改变中断向量表
修改⽣成*.bin⽂件
实际上的IAP⼯程
本⽂介绍了简单的IAP调整，没有对⽂件的传输以及写⼊。
传输有很多⽅法，可以是先把hex⽂件转换为bin。再通过通讯⽅式完成⽂件传输、写⼊；或者直接传输HEX⽂件，再在MCU进⾏解析（难）
我们讨论对FLASH的读写。
对FLASH的读写
问：如何进⾏对STM32的Flash进⾏擦除和写⼊操作。
答：STM32-HAL库的读写⾮常⽅便，但是要注意读写地址与页的关系
使⽤STM32的固件库函数，只需调⽤⼏个库函数即可轻松解决，使⽤的固件库为stm32f10x_flash.c⽂件，对Flash的操作过程简要为：Flash解锁Flash擦除Flash写⼊Flash上锁。(对Flash编程的更详细操作参考STM32F10xxx闪存编程⼿册)
//解锁Flash
FLASH_Unlock();
FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);            //因为系统时钟为72M所以要设置两个时钟周期的延时
// 擦除
for(i=0;i<240;i++)
{
if(FLASH_ErasePage(FLASH_ADDR+i*2048) != FLASH_COMPLETE)      //⼀定要判断是否擦除成功
return ERROR;
/*
说明：FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address)即为Flash擦除操作，按页擦除，每页2KB，Page_Address为页的起始地址，如0x08000000是第⼀页起始地址，0x08000800为第⼆页起始地址，这⾥的操作擦除了0x08008000—0x0807ffff地址空    */
}
#if 0
unsigned char buf[1024];            //假设待写⼊的代码数据
unsigned short temp;            //临时数据
for(i=0;i<512;i++)
{
temp = (buf[2*i+1]<<8) | buf[2*i];            //2个字节整合为1个半字
if(FLASH_ProgramHalfWord(ADDR,temp) != FLASH_COMPLETE)      //判断是否写⼊成功
{
Return ERROR;
}
ADDR +=2;      //地址要加2，因为每次写⼊的是2个字节(1个半字)
}
/*
说明：因为STM32的Flash写⼊为双字节(1个半字)写⼊，FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)函数即为对地址为Address写⼊1个半字的Data，每次写⼊完成后地址要加2。
*/
#endif
FLASH_Lock();      //Flash 上锁，⼀个固件库函数即可实现。
问：怎么进⾏PC指针的强制跳转，跳转时需要做些什么。
答：关闭中断是可选的，设置栈顶指针是必须的。
arm内核通⽤：disable_irq(); //关闭所有中断 enable_irq();//打开所有中断
设置栈顶指针：__set_MSP();
附录：存储容量与起⽌地址的关系式
以字节(Byte)为计算单位：存储容量 = 储存单元数 × 储存字长（字节）。
以Kb为计算单位：储存单元数 × 储存字长（字节）÷ 1024 。
⾸尾地址的差再加⼀即是储存单元的个数，每⼀个储存单元存放⼀个字节，可以得到总储存单元⼀共有多少字节；
再根据1M = 1024 K = 1024 × 1024Byte，那么就可以很容易地计算出三者的关系了。
例如：容量6K，⾸地址0x0000，末地址为？
解答：6K = 6 × 1024 Byte ，未地址 = 6 × 1024 + 000H = 1800H
附录：确认代码的链接地址
为什么在IDE中设置有关的地址呢，为了解答这个问题就需要我们知道：链接地址、运⾏地址、加载地址、存储地址关系。
运⾏地址与链接地址：是类似的。
加载地址与存储地址：是等价的。
链接地址
在程序编译的时候，每个⽬标⽂件都是由源代码编译得到，最终多个⽬标⽂件链接⽣成⼀个最终的可执⾏⽂件，⽽链接地址就是指⽰链接器，各个⽬标⽂件的在可执⾏程序中的
位置。
⽐如，⼀个可执⾏程序a.out由a.o、b.o、c.o组成，那么最终的a.out中谁在前、谁在中间、谁在结尾，都可以通过制定链接地址来决定。
链接地址是静态的，在进⾏程序编译的时候指定的。
注意，CPU不关⼼链接地址是物理地址还是虚拟地址。
总结：
1、链接地址是给编译器⽤的，⽤来计算代码中相关地址偏移的
2、只要和PC值相关的就是位置⽆关代码（相对偏移），和PC⽆关的就是位置相关代码（绝对值）
运⾏地址
程序实际在内存中运⾏时候的地址，⽐如CPU要执⾏⼀条指令，那么必然要通过给PC赋值，从对应的地址空间中去取出来，那么这个地址就是实际的运⾏地址。
运⾏地址是动态的，如果你将程序加载到内存中时，改变存放在内存的地址，那么运⾏地址也就随之改变了。
注意，CPU同样不关⼼运⾏地址是虚拟地址还是物理地址。
链接地址和运⾏地址区别
⾸先要区分开两个概念：位置相关代码和位置有关代码。位置⽆关代码：mov、b或bl等指令，在跳转时，地址是PC+相对偏移量，这样的指令没有绝对地址，都是相对PC的偏
移，这样，及时运⾏地址和链接地址不⼀样，也不影响实际代码的执⾏。
位置相关代码：ldr r0, =label，这⾥的label(标签)实际就是链接地址，这条指令实质就是将标号的地址放到PC⾥实现跳转，但是如果实际运⾏的地址和链接的地址不⼀样，这样就会
由于跳转的地址不是实际运⾏地址⽽出错，这就叫做位置相关代码。
条件相关代码和条件⽆关代码之间的本质区别就是：指令中相关地址是运⾏地址还是链接地址，如果是运⾏地址那么就是位置⽆关代码，因为运⾏地址是变化的相对量；如果是
加载地址，那么就是绝对量（链接时候指定好的），这就是位置相关代码了。
总结，当链接指定的地址和实际运⾏的地址⼀样的时候，链接地址==运⾏地址；当链接指定的地址和实际运⾏的地址不⼀样的时候，如果整个代码中的地址都是相对偏移量，那
么整个程序仍然运⾏畅通⽆阻，否则，整个程序运⾏结果就会出错（因为指定运⾏地址和实际运⾏地址不符）。
加载地址
每⼀个程序⼀开始都是存放在flash中的，⽽运⾏是在内存中，这个时候就需要从flash中将指令读取到内存中（运⾏地址），flash的地址就是加载地址（存储地址）。
指令在flash中存放的存储地址，就是存储地址。
所以，加载地址指的是将代码从⼀个地址A搬移到地址B，这时候地址A就是加载地址。
附录：STM32F0xx 实现中断向量表重定义
在STM32F103等cortex-m3/m4内核的单⽚机上可以通过设置SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET；该寄存器的值来实现中断向量表的重定义。
在Coretext-M3与M4核中，在System Control Block中存在⼀个向量表偏移量寄存器 VTOR(0xE000ED08)，系统产⽣中断后，内核通过这个寄存器的值来到中断向量
表的地址，进⽽执⾏中断例程代码。
当然，此寄存器的值是可以修改的，它的默认值为0。实际上在⼤部分的M3和M4的⼯程中，⼀般都是在SystemInit函数中对此寄存器的值进⾏设置。
由于STM32F0XX采⽤的是M0核，它是没有这个VTOR寄存器的，那么它⼜是怎么到中断向量表的地址的呢？
如何将中断向量表的寻位置从0x0800 0000修改到0x0800 3000(假设为APP的地址)? 我们重新回顾之前的分析，可以得出有2种⽅法：
修改寄存器VTOR的值（M3/M4 使⽤）
内存重映射（M0使⽤）
通过将SRAM重映射到地址0x0000 0000，那么，M0系统产⽣中断后，CPU还是从地址0x0000 0000寻中断⼊⼝，但是，实际上不再是寻址0x0800 0000，⽽是寻址0x2000 0000，这么⼀来，接下来我们就只需要将中断向量表整个拷贝到SRAM上，也就是0x2000 0000上，就这样，CPU就可以正常寻址中断向量表了。
基于内存重映射实现的基本思想：
1、将中断向量表放⼊到RAM的起始地址（只需要在应⽤程序中保留RAM其实地址的0x100⼤⼩不使⽤即可）。
2、在bootload中将应⽤程序的中断向量表从Flash中拷贝到RAM中。
3、设置STM32F0xx中断向量表位于RAM中，主要⽤到的寄存器如下:
具体实现代码如下：
/*
* Function: void clock_init(void)
* Parameter: none
* Return: none
*/
int main(void)
{
memcpy((void*)0x20000000, (void*)APP_FLASHADDR, VECTOR_SIZE);
SYSCFG->CFGR1 |= 0x03; // SYSCFG_MemoryRemapConfig(SYSCFG_MemoryRemap_SRAM);
JumpToApp();
while (1);
}
memcpy((void*)0x20000000, (void*)APP_FLASHADDR, VECTOR_SIZE);
APP_FLASHADDR是应⽤程序的起址地址，从这⾥开始的VECTOR_SIZE字节，存放是的应⽤程序的中断向量表。
VECTOR_SIZE是指中断向量表的⼤⼩，具体多⼤可以在startup.s⽂件⾥计算得到。
VECTOR_SIZE 的计算：
根据startup.s中的语句可以推导出来。
每⼀个DCD都代表⼀个中断向量，例如：
  DCD    USART1_IRQHandler              ; USART1
；
这⾥的“USART1_IRQHandler"其实就是UART1中断服务程序USART1_IRQHandler这个函数，同时，它也代表这个函数的⼊⼝地址。 
这张表包括45个元素，每个元素是⼀个长度为4字节的地址。除了第⼀个地址是SP（堆栈指针）外，其它的地址都是某个中断服务程序的⼊⼝地址。
针对本例，就应该是45*4=180（0xB4）个字节。
在执⾏完以上两⾏代码后，若发⽣中断，CPU就会去SRAM（即0x2000 0000处）取中断向量了，所以，以0x20000000作为起始地址之后的VECTOR_SIZE个字节就不能被改动了。为了达到这VECTOR_SIZE个字节不被修改的⽬的，如下两种⽅法可以实现。
在⼯程⽂件内修改SRAM的起始地址及长度：
MDK-Options-Target-Read/Write Memory Areas
勾选IRAM1：填⼊0x020000B4（⼤于或等于0x020000B4即可）
如果使⽤了分散加载⽂件，则在分散加载⽂件中修改SRAM的起始地址及长度也能达到⽬的。

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