DK45
什麼是IAP
IAP-in application programming,就是在應用中編程的意思，在產品發佈以後，不管是增加功能啊，或者對bug修復啊，都可以對原來固件進行更新升級。
傳統IAP思路
基於stm32做的iap大多數的思路都是先設計一個bootloader，如果需要升級呢就跳轉到bootloader用來更新後面的應用程序。應用程序的空閒呢可以是一個或者兩個。如下圖所示，兩個app肯定就要限定每個app的大小，但是它相比一個app空間會更安全，因為它隨時都會存在一個可以工作的app。
這種方式用的比較多，但是也會存在一些問題：
- 需要維護bootloader和app兩套代碼
- bootloader無法更新，所以要確保bootloader完全沒有bug
- 像單APP空間如果更新失敗了，那麼只能停留在bootloader區域
雙bank IAP原理
而stm32L0系列呢（部分型號）提供了一套雙BANK機制可以用來做雙存儲區在線升級。基於該雙bank方式就可以拋棄bootloader，維護起來更方便。不過要理解雙bank還是稍微有那麼一點複雜，好的結果是用來卻很方便。
我們先從宏觀上理解一下雙bank的原理：
如圖所示，它的flash被平均分為兩塊，一塊兒為bank1，一塊兒為bank2。當在bank1中運行app時就可以把新更新的固件寫入到bank2，寫完以後就切換到從bank2啟動運行新的app。如果當前在bank2運行就把新固件寫入bank1，寫完以後切換從bank1啟動。
原理就是這樣很簡單，但是這裡面有個關鍵的問題點，在沒有bootloader的情況下如何實現從bank1或者bank2啟動。這就是stm32L071cb自帶的一個主要特性（其他型號是否有請自查手冊，目前只有stm32L0、stm32L4、stm32G4中的某些型號有這個特性）。下面以stm32L071cb為例來分析如何實現切換。
首先出場的是UFB。what is UFB?
這是存在於SYSCFG寄存器中的一個位，它有兩個值：0或者1，功能是：
- 0：FLASH bank1 被映射在0x8000000地址上
- 1：FLASH bank2 被映射在0x8000000地址上
用過stm32的同學可能思維裡面有一個固定的概念：stm32的flash都是從0x8000000開始的。換句話說，我從0x8000000讀取出來的數據肯定都是同一片flash區域。然而，在stm32L071CB上面並不是。你從0x8000000讀出來一個數據可能是BANK1開頭的數據也可能是BANK2開頭的數據。到底是哪個取決於UFB這個位當前的值是0還是1。
這個UFB先記住，等待後面綜合起來理解。
雙BANK啟動能力
這個可能一下抖出來的內容有點多，請打起精神。
這又要從ARM的啟動方式說起了，可以看我上一篇文章有詳細的總結：STM32在線升級中斷向量重定向深度剖析。要記住關鍵的一點就是ARM是從0x00000000取的第一條指令。而STM32正常情況下之所以從用戶flash開始運行，是因為用戶flash被映射到了0x00000000地址上。0x8000000和0x00000000都能訪問到flash同一個區域，所以才讓看起來貌似是從0x8000000運行起來的一樣。
當從bank1啟動時，實際上就是普通的啟動模式。上電後用戶flash最底部（BANK1區域）被映射到0x00000000地址，然後CPU直接從這裡取指令開始執行。
那重點就是從BANK2啟動的流程是怎樣的，這裡要給大家再介紹個新的配置選項：BFB2，存在於option bytes裡面的一個位。這個位呢就可以用來選擇從bank2啟動。因為在option bytes裡面，所以掉電是不會丟失的。
當boot0=0的時候，stm32默認就會從用戶flash啟動。也就是用戶flash被映射到0x0地址。但是當boot0=0並且BFB2=1的時候，系統flash會被映射到0x0地址，系統flash也就是stm32內置的bootloader。
這時候進內置bootloader以後呢就會去檢查BANK2有沒有有效代碼（當在bank的第一個數據所指向的地址是有效的（指向棧頂地址），則認為代碼就是有效的），如果有就會把UFB設置為1（UFB前面介紹過，忘了往上翻再看一遍），bank2被映射到0x8000000地址，然後跳轉到BANK2開始運行。所以從BANK2啟動和從BANK1啟動是不一樣的，也比從bank1啟動流程複雜一些。bank2啟動流程如下：
所以我這裡畫了一張stm32L071cb上電到從bank1或者bank2開始運行的流程圖：
雙BANK升級中的中斷向量表該怎麼辦
從bank1啟動時的中斷向量表
仔細再看上面的流程圖，如果從bank1啟動，bank1是被映射到0x0地址的，而ARM內核默認也是從0x0處讀取中斷向量表。所以不用做任何設置都可以正常的運行。
從bank2啟動時的中斷向量表
但是從BANK2啟動就沒那麼簡單了，假如BFB2=1時，CPU並不是直接跳轉到bank2運行，而是先進入了系統flash區域（內置bootloader）。這時候實際上是stm32內置bootloader被映射到了0x0地址。之後流程只是把bank2映射到了0x8000000，然後就從BANK2啟動了。
這樣如果不管中斷向量表位置會產生什麼現象呢？當中斷髮生了，ARM內核會跳轉到0x0地址處（跳回了內置bootloader）找到中斷向量。那這樣程序豈不亂套了，我們自己編寫的中斷服務函數將永遠不會被執行到。
所以進入到BANK2以後一定要做中斷向量表的重定位。這裡我列出來三種是被我在stm32L071cb上面驗證過的思路：（關於更多如何定位中斷向量表還是看我上一篇文章：STM32在線升級中斷向量重定向深度剖析）
- 從bank2啟動以後就修改VTOR為0x8000000
- 從bank2啟動以後修改MEM_MODE，重新把用戶flash定位到0x0地址
- 從bank2啟動以後把flash中中斷向量表拷貝到RAM中，並修改VTOR重定位中斷向量到RAM區
最終我覺得最簡單的是第一種，就是上電以後就修改VTOR到0x8000000。當然還有另一個好處就是不管從bank1或者bank2啟動都可以執行這一條。雖然對bank1啟動來說這個設置不是必須的，但是執行了也無害。這樣就能做到bank1和bank2的app代碼處理流程儘量統一。
另外還有就是實際上如果你使用的是STM32 HAL庫，在SystemInit(）中實際上已經幫我們重新設置VTOR到0x8000000。所以我們就無需再次添加修改VTOR的代碼了。
雙bank切換的方法
對於IAP把代碼新固件寫到另一片bank之後，就要切換到從另一個bank啟動。儘管前面流程原理有點複雜，但是實現它的也比較簡單，主要執行以下步驟：
- 先檢查BFB2位確定當前處於哪個bank
- 如果在BANK1就設置BFB2=1,如過在BANK2就設置BFB2=0
- 執行HAL_FLASH_OB_Launch()。執行完該步驟以後系統會自動復位
從BANK2啟動時無法響應中斷
後來經過各方排查，定位到ARM內核的一個寄存器：PRIMASK。這個寄存器從stm32參考手冊上是查不到的，如果瞭解詳情可以去看arm-cortex M0+編程手冊。
在切換到從bank2啟動以後，中斷向量表偏移我也重新設置，但是還是出現了中斷無法響應的問題。systick中斷進不去，這樣就導致HAL庫運行會一直等待systick計時時間到的地方。
說這個寄存器你可能不熟悉，但是__enable_irq()和__disable_irq()實際上操作的就是這個寄存器的值。默認這個值是0，是不屏蔽任何中斷的。但是從bank2啟動時候發現這個值變成了1。這樣就能解釋為什麼中斷進不去了，它為1的時候除了不可屏蔽中斷，其他的中斷都一律屏蔽不響應。
而為什麼從bank2啟動才變成1，從bank1啟動就正常。再看下前面bank2啟動的流程是先從內部bootloader跳轉過來的，所以肯定是內部bootloader把PRIMASK給配置成1了。
所以最終解決起來就簡單了，就是從bank2啟動以後，就調用一條__enable_irq()重新修改PRIMASK值變成0就可以了。
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