IAP与OTA

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基础

  • 固件更新的三种方式
  • ICP：烧录更新主Flash
  • ISP：串口更新主Flash
  • IAP：串口在线更新主Flash
  • OTA：远程在线更新主Flash
  • IAP和OTA需要将用户Flash分割为Bootloader区和用户程序区

IAP理论

  • 程序开头为中断向量表，中断向量表格式为：栈顶地址、复位向量地址、其他中断向量地址

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地址分割

  • 主Flash分割为IAP程序、用户程序
  • SRAM分割为IAP程序使用的SRAM、用户程序使用的SRAM

BL实现

  • 用USART将用户程序输入到SRAM中（USART->数组buf）
  • 优化：使用DMA中断、双缓冲区、数据校验

  • 使用__attribute__ ((at(0X20001000)))设定一个固定SRAM地址的数组（因为SRAM前面部分是留给IAP用的）

  • 将SRAM的用户程序输入到主Flash中（数组buf->主Flash）

  • 按半字写入，需要处理字节序
  • 跳转到主Flash的用户程序

  • 校验

    • 校验栈顶地址
    • 校验复位向量地址
    • 其他校验步骤

  • 关闭中断（为了形成临界区）

    • 在NVIC中关闭中断
    • __disable_irq()

  • 设置MSP（原因见注意事项）

  • 跳转
    • 找到用户程序main()地址appAddr，若设对应函数指针为void (*appFunc)(void)，则有appFunc = (appFunc)*(uint32_t*)appAddr
    • 使用appFunc()跳转到用户程序

APP实现

  • 关闭中断（防止直接执行APP程序时，直接开中断）

  • 设置中断向量表的偏移

  • 使用SCB->VTOR，CPU会自动找到偏移后的中断向量表

  • 内核初始化

  • 先对时钟和外设Deinit、再Init（原因见注意事项）

  • 开中断

  • 其余和正常main一致

存在RTOS的IAP注意事项

Bootloader核心原理与简单实现：从零写一个bootloader_bootloader中 防止逆向工程-CSDN博客

  • systick定时器和关中断问题

  • 则跳转App之前需要关闭systick定时器和关中断。

  • 在App中需要先对外设和时钟DeInit，然后再对外设和时钟进行Init，最后再开启中断。

    • 因为有些设备（如PLL）必须在DeInit重新激励才能初始化
  • MSP和PSP切换问题
  • BL是RTOS的用户程序，而用户态会使用PSP（防止污染内核态的MSP）
  • 但APP程序进入时是内核态，必须用MSP
  • 如果直接跳转而不设置MSP，则APP进入时还是用的PSP，导致出现MemFault

IAP实践

  • 使用UARTEx_ReceiveToIdle_IT()或UARTEx_ReceiveToIdle_DMA()
  • 如果每次传输256B时丢数据，可以考虑：增加单次传输之间的延时、降低波特率
  • 使用指针访问外设/flash时必须要加volatile
  • 程序文件端序、UART端序和flash端序
  • hex/bin文件为Byte大端序，Bit大端序
  • UART不考虑端序（与发送文件一致），但内部发送时的Bit端序实际上是小端序
  • flash为字节小端序，Bit大端序
  • 所以写入flash时必须调整Byte端序
  • 可以活用状态机

企业级OTA

  • 有三个分区：app/download/factory

四个基本模块

1. bootloader总体状态

  • 更新流程控制flow_flags
  • 固件更新状态update_flags
  • 传输状态transfer_flags

2. 固件管理模块

  • 包含函数：读写存储设备、检测固件是否可用（检查数据包是否存在、校验数据包）、解密数据包

3. 数据传输

  • 包含函数：数据收发

4. 协议解析

  • 包含函数：解析数据包

上电时

  • 读取flash/eeprom中的更新方式标志位
  • 若需要复位，则直接进入APP分区
  • 若需要下载后从DOWNLOAD区更新，则设置flow_flags.method=UPDATE_FROM_DOWNLOAD
  • 若需要直接从FACTORY区更新，则设置flow_flags.method=UPDATE_FROM_FACTORY
  • 清除更新方式标志位

初始化时

  • (内核时钟初始化之后)
  • 存放固件的设备初始化
  • 初始化flash、eeprom等
  • 初始化对应设备的驱动（如fal和SFUD）
  • 初始化crc32
  • 初始化update_flags
  • 传输初始化
  • 启动超时定时器，若超时未重启，会设置transfer_flags.status为传输超时
  • 初始化传输接口（如UART）
  • 初始化协议解析器（如ymodem）

进入BootloaderLoop

  • 重启定时器

  • bootloader状态机

  • flow_flags.method==UPDATE_FROM_DOWNLOAD

    • 存放的固件不可用，则设置flow_flags.method=UPDATE_INIT
    • 存放的固件可用，则直接进入APP分区

  • flow_flags.method==UPDATE_FROM_FACTORY

    • 存放的固件不可用，则设置flow_flags.method=UPDATE_INIT

  • flow_flags.method==UPDATE_INIT

    • 重置协议解析器
  • flow_flags.method==UPDATE_WAIT
    • 等待
DMA专题 企业级OTA