STM32 IAP應(yīng)用開(kāi)發(fā)——通過(guò)內(nèi)置DFU實(shí)現(xiàn)USB升級(jí)（方式2）

什么是IAP？

IAP（In-Application Programming） 指MCU可以在系統(tǒng)中獲取新代碼并對(duì)自己重新編程，即可用程序來(lái)改變程序。在應(yīng)用編程（IAP）是用戶的應(yīng)用代碼對(duì)片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器進(jìn)行擦除/編程的方法。這種方式的典型應(yīng)用就是用一小段代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的下載，實(shí)際上單片機(jī)的ISP功能就是通過(guò)IAP技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即片子在出廠前就已經(jīng)有一段小的boot程序在里面，片子上電后，開(kāi)始運(yùn)行這段程序，當(dāng)檢測(cè)到上位機(jī)有下載要求時(shí)，便和上位機(jī)通信，然后下載數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)固件升級(jí)。

什么是BootLoader？

百度百科：在嵌入式操作系統(tǒng)中，BootLoader是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行?？梢猿跏蓟?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E7%A1%AC%E4%BB%B6/">硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。在嵌入式系統(tǒng)中，通常并沒(méi)有像BIOS那樣的固件程序（注，有的嵌入式CPU也會(huì)內(nèi)嵌一段短小的啟動(dòng)程序），因此整個(gè)系統(tǒng)的加載啟動(dòng)任務(wù)就完全由BootLoader來(lái)完成。

實(shí)際上，BootLoader不僅僅在操作系統(tǒng)上使用，在一些內(nèi)存小，功能應(yīng)用較為簡(jiǎn)單的單片機(jī)設(shè)備上面也可以通過(guò)BootLoader來(lái)完成固件升級(jí)。

什么是DFU？

DFU全稱(chēng)為Download Firmware Update，是ST官方推出的一個(gè)通過(guò)USB接口進(jìn)行IAP升級(jí)的方案，同串口ISP一樣，他們都集成在了芯片內(nèi)部的Bootloader區(qū)段，可以通過(guò)配置boot引腳來(lái)啟動(dòng)。

不過(guò)STM32內(nèi)置DFU的型號(hào)都比較新，像STM32F4系列是有的，但是像F0和F1系列則沒(méi)有，不過(guò)沒(méi)有關(guān)系，如果你用的型號(hào)沒(méi)有內(nèi)置DFU程序，也可以通過(guò)CubeMX來(lái)快速生成和移植一個(gè)DFU功能程序到你的Flash中來(lái)使用。

使用DFU的優(yōu)缺點(diǎn)？

使用DFU的好處是不用自己制作Bootloader，因?yàn)檫@部分代碼在STM32出廠之前就已經(jīng)做好并且燒錄進(jìn)去了，而且不占用用戶代碼的Flash，另外，在PC端我們也不需要專(zhuān)門(mén)定制一個(gè)上位機(jī)，因?yàn)楣俜骄陀袑?zhuān)門(mén)的升級(jí)Tool以及USB驅(qū)動(dòng)。

缺點(diǎn)是要改變boot引腳的電平，才能啟動(dòng)Bootloader，這樣的話在應(yīng)用場(chǎng)景上就有比較大的限制了。

所以，要根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需求去選擇合適的方案。

我之前也有發(fā)過(guò)一些關(guān)于STM32遠(yuǎn)程升級(jí)的文章，實(shí)現(xiàn)的方式有很多種，感興趣的同學(xué)可以去看一下。

STM32 IAP應(yīng)用開(kāi)發(fā)——通過(guò)內(nèi)置DFU實(shí)現(xiàn)USB升級(jí)（方式1）

固件升級(jí)系列合集：https://blog.csdn.net/ShenZhen_zixian/article/details/129074047

1 硬件介紹

我這里測(cè)試用的是STM32F407。

用到的硬件接口如下：

BOOT引腳配置對(duì)應(yīng)如下圖：

1）主Flash

主Flash起始地址為0x08000000，它指的是STM32內(nèi)置Flash，通常我們燒錄的代碼就是存放在這個(gè)位置。

2）系統(tǒng)存儲(chǔ)器

系統(tǒng)存儲(chǔ)器起始地址為0x1FFF0000，這種模式啟動(dòng)的程序功能是由芯片廠家設(shè)置的，STM32在出廠時(shí)會(huì)這個(gè)區(qū)域內(nèi)置一段BootLoader， 也就是我們常說(shuō)的ISP程序， 這是一塊ROM，出廠后無(wú)法修改。我們要使用的DFU就是放在這里。

3）嵌入式SRAM

嵌入式SRAM起始地址為0x20000000，既然是SRAM，自然也就沒(méi)有程序存儲(chǔ)的能力了，這個(gè)模式一般用于程序調(diào)試。假如我只修改了代碼中一個(gè)小小的 地方，然后就需要重新擦除整個(gè)Flash，比較的費(fèi)時(shí)，可以考慮從這個(gè)模式啟動(dòng)代碼（也就是STM32的內(nèi)存中），用于快速的程序調(diào)試，等程序調(diào)試完成后，在將程序下載到SRAM中。

2 環(huán)境搭建

2.1 Keil uVsion

關(guān)于STM32以及Keil的環(huán)境這里就不具體介紹了，網(wǎng)上教程也很多，不懂的同學(xué)自行查閱資料。

環(huán)境搭建好之后需要準(zhǔn)備一個(gè)能夠正常運(yùn)行的代碼，用來(lái)測(cè)試我們后面的固件升級(jí)。

2.2 DfuSeDemo

1、下載DfuSeDemo

DfuSeDemo是用來(lái)升級(jí)固件的，可以在ST的官網(wǎng)下載。

下載地址：https://www.st.com/en/development-tools/stsw-stm32080.html

注：本文測(cè)試的時(shí)候，用的是v3.0.6版本。

2、安裝DfuSeDemo

下載完成后直接安裝即可。

提示：記住安裝的路徑，后面要用。

默認(rèn)安裝路徑：C:Program Files (x86)STMicroelectronicsSoftwareDfuSe v3.0.6Bin。

安裝好之后打開(kāi)安裝路徑的文件夾，會(huì)看到以下幾個(gè)文件。

3、安裝驅(qū)動(dòng)

根據(jù)自己的操作系統(tǒng)選擇對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)。（Win11的自行查閱資料安裝）

64系統(tǒng)安裝dpinst_amd64.exe，32位系統(tǒng)安裝dpinst_x86.exe。

2.3 檢查USB驅(qū)動(dòng)

1、讓STM32進(jìn)入系統(tǒng)存儲(chǔ)器啟動(dòng)模式

也就是配置BOOT0引腳拉高，BOOT1引腳拉低。

提示：BOOT引腳的狀態(tài)要在MCU啟動(dòng)之前配置好才能進(jìn)入對(duì)應(yīng)的模式，可以先配置BOOT引腳再上電，也可以在配置好BOOT引腳之后復(fù)位MCU。

2、把STM32的USB連接到PC端

如果前面的驅(qū)動(dòng)安裝沒(méi)有問(wèn)題，連接上電腦之后可以在設(shè)備管理器看到一個(gè)STM Device in DFU Mode設(shè)備。

3、打開(kāi)DfuSeDemo

如果驅(qū)動(dòng)和接線都沒(méi)問(wèn)題，那么在DfuSeDemo可以看到已連接的STM32設(shè)備以及DFU的一些信息（VID、PID以及軟件版本）。

提示：如果沒(méi)有找到設(shè)備，請(qǐng)檢查前面的步驟。

至此，環(huán)境就搭建完成了。

3 固件升級(jí)

3.1 打包新版本固件

因?yàn)镈fuSeDemo只能下載dfu文件，所以在進(jìn)行在線升級(jí)之前我們要先將編譯好的hex文件或者bin文件轉(zhuǎn)換成dfu文件。用的工具是DfuFileMgr.exe，前面其實(shí)也有提到，在DfuSeDemo的安裝目錄里面就有，不需要再額外安裝了。

hex跟bin最終的效果基本是一樣的，根據(jù)自己的需求選其中一種方式即可。

1、打包hex文件

步驟如下：

1）輸入設(shè)備信息

提示：設(shè)備信息在DfuSeDemo中可以看到。

2）打開(kāi)hex文件

3）生成dfu文件

4）保存dfu文件

5）成功生成dfu文件

2、打包bin文件

步驟如下：

1）輸入設(shè)備信息

提示：設(shè)備信息在DfuSeDemo中可以看到。

2）選擇bin文件并輸入Flash起始地址

3）生成dfu文件

4）保存dfu文件

5）成功生成dfu文件

3.2 升級(jí)固件

1、打開(kāi)DfuSeDemo

2、導(dǎo)入打包好的dfu文件

3、升級(jí)固件

4、重啟設(shè)備

升級(jí)完成后可以在DfuSeDemo上面點(diǎn)擊Leave DFU mode退出DFU模式。

也可以配置好新的BOOT模式之后重啟或重新上電。

提示：BOOT模式要改成主Flash模式（BOOT0引腳拉低）才能正常運(yùn)行新版本的代碼。

至此，整個(gè)升級(jí)流程就走完了。

結(jié)束語(yǔ)

好了，關(guān)于如何通過(guò)STM32內(nèi)置DFU實(shí)現(xiàn)USB升級(jí)就講到這里，這種方式雖然限制較多，但在某些應(yīng)用場(chǎng)景是很方便的，比如SB鍵盤(pán)，不需要自己編寫(xiě)B(tài)ootloader和上位機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)升級(jí)，而且官方的升級(jí)渠道還穩(wěn)定。其他應(yīng)用場(chǎng)景就再另說(shuō)，合適的才是最好的。

如果你有什么問(wèn)題或者有更好的方法，歡迎在評(píng)論區(qū)留言。