單片機用Bootloader輕鬆實現程序下載

本次出了一趟遠差，出差的目的是為了升級程序解決Bug，用戶已經將產品封裝起來，無法開蓋，只能使用CAN總線來更新程序，用Bootloader實現。其實就是通過上位機把.bin/hex文件以CAN通訊的方式發送給單片機並存儲在規定的Flash中。這個過程與手機端更新APP類似。

Bootloader流程

以STM8單片機為例，該如何實現Bootloader呢？今天和大家分享一下。

01 什麼是Bootloader

Bootloader是一段用於更新自身應用軟件並獨立運行的代碼，常被用於升級產品和修復產品bug。STM8單片機如果要下載hex文件的話需要通過STVP和STLINK來實現，單片機的引腳SWIM就是下載接口。如果產品在用戶端被封裝好了，無法通過SWIM來下載該怎麼辦呢？就使用Bootloader，STM支持CAN和UART實現Bootloader。就是通過CAN通信或者UART通信將數據存放在STM8的Flash上。

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02 劃分Flash區間

STM8的中斷向量跳轉地址是固定的，會跳轉到0x8000對應中斷的偏移地址，所以會把Bootloader存放在0x8000開始的空間內，比如給Bootloader代碼所劃分的空間為4k，那麼空間起始地址為：0x8000-0x8FFF；那麼應用代碼的起始地址就可以從0x9000開始。

03 修改中斷向量表

STM8的中斷向量表通過一段特定的代碼來實現，並需要根據前文提到的空間劃分來修改。STM8的應用程序起始地址是0x8400，默認的向量表如下代碼所示：

<code>
__root
 
const
 
long
 
reintvec[]@".intvec"=
 
{
0x82008080
,0x82008404,0x82008408,0x8200840c,
 
 
0x82008410
,0x82008414,0x82008418,0x8200841c,
 
0x82008420
,0x82008424,0x82008428,0x8200842c,
 
0x82008430
,0x82008434,0x82008438,0x8200843c,
 
0x82008440
,0x82008444,0x82008448,0x8200844c,
 
0x82008450
,0x82008454,0x82008458,0x8200845c,
 
0x82008460
,0x82008464,0x82008468,0x8200846c,
 
0x82008470
,0x82008474,0x82008478,0x8200847c,
 
};
/<code>

前文已經將應用程序的起始地址修改為0x9000，所以，向量表的的修改方法為：除了第一個元素外，其餘的元素將8改為9，修改完後代碼如下：

<code>
__root
 
const
 
long
 
reintvec[]@".intvec"=
{
   
0x82008080 
,0x82009404,0x82009408,0x8200940c,
 
0x82009010
,0x82009014,0x82009018,0x8200901c,
0x82009020
,0x82009024,0x82009028,0x8200902c,
0x82009030
,0x82009034,0x82009038,0x8200903c,
0x82009040
,0x82009044,0x82009048,0x8200904c,
0x82009050
,0x82009054,0x82009058,0x8200905c,
0x82009060
,0x82009064,0x82009068,0x8200906c,
0x82009070
,0x82009074,0x82009078,0x8200907c,
};
       /<code>

04 修改ICF文件

ICF文件存放在編程環境的安裝目錄下，每個型號/系列的單片機都會對應一個ICF文件，需要修改一下ICF文件，這裡需要根據flash空間的劃分來修改，前面將Bootloader的終止地址設置為0x9FFF，所以修改如下：

<code>define region NearFuncCode = [from 0x8000 to 0x8FFF];
define block INTVEC 
with
 
size 
 = 
0x80
 { ro 
section
 .intvec };
place at 
start
 
of
 NearFuncCode  { 
block
 INTVEC };/<code>

05 跳轉命令

所謂跳轉，就是在應用程序中跳轉到Boot中去升級；升級完成後需要跳轉到應用程序中，所跳轉的起始就是起始地址。Bootloader跳轉到應用程序的代碼如下，

<code>
asm
(
"LDW X,  SP "
);
asm
(
"LD  A,  $FF"
);
asm
(
"LD  XL, A  "
);
asm
(
"LDW SP, X  "
);
asm
(
"JPF $9000"
);/<code>

應用程序跳轉到Bootloader中的代碼如下

<code>
asm 
(
"LDW X,  SP "
);
asm
(
"LD  A,  $FF"
);
asm
(
"LD  XL, A  "
);
asm
(
"LDW SP, X  "
);
asm
(
"JPF $8000"
);/<code>

使用STLINK可以在線仿真，從view中可以查看Flash的數據情況，可以方便的調試，下圖是Flash的實時運行圖。

06 編寫交互代碼

以上設置好之後，就可以編寫交互代碼了，所以交互代碼其實就是一套協議，規定了應用程序如何跳轉到Boot，在Boot中如何處理和存儲數據，這需要上位機的支持。如果只是用於自家的產品，就可以自己定義協議。也可以使用標準的協議，比如汽車行業中的UDS(統一診斷服務)。

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電子元器件基礎入門

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Bootloader實現之後，就可以使用CAN/UART來實現產品固件的升級了。這就是Bootloader的關鍵內容，本文你學會了嗎？留言討論一下吧。