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新技术学习之四
更新时间：2015-04-27 点击数：
通过USB升级STM32F4开发板固件
介绍
对于大多数以Flash存储器为基础的系统，一个重要的需求是具有升级安装在终端产品上的固件的能力。本文档为STM32F4DISCOVERY开发板实现固件升级提供了常见的指导。
STM32F4系列微控制器可以运行用户定制应用程序，并可升级到微控制器内嵌Flash存储器中的固件。这个特性允许使用任何的通信协议来执行重新编程流程（例如CAN,USART,USB）。USB主设备大容量存储器是其中一个实现的方法。
使用USB主设备固件升级是一种非常优越的方式，因为它是一个脱机执行的代码，用户不需要使用主机来实现固件升级，用户仅需要一个闪盘就可以升级目标STM32设备。
文档内容：
Section 1:固件升级概览，包含了固件升级流程和示例。
Section 2：怎样使用固件升级应用，描述了用户的程序和系统软硬件要求。
相关文档：
STM32F4DISCOVERY STM32F4 high-performance discovery board (UM1472)
● STM32F405xx, STM32F407xx, STM32F415xx and STM32F417xx advanced ARMbased
32-bit MCUs reference manual (RM0090)
● STM32F405xx STM32F407xx datasheet
● STM32F415xx STM32F417xx datasheet
以上文档可在www.st.com/stm32f4-discovery获得。
1 固件升级概览
要将固件升级程序烧写进Flash存储器，需要使用STM32F4xx's嵌入式引导程序（Bootloader），或者任何在系统编程工具，就可以轻松的重编程应用。
固件升级使用USB主口来：
从闪盘上下载bin文件到STM32F4xx's内置闪存。
上载STM32F4xx's内置闪存到二进制文件。
执行用户程序
注：这个应用文档基于STM32 USB OTG主从库。更多USB主协议栈和大容量存储器示例，请参考用户手册（UM1021）.
1.1 执行固件升级应用
固件升级应用包含源文件如下表：
在开发板被复位后，根据用户键（user button）状态：
1、用户键按下：固件升级应用被执行
2、用户间没被按下：用户应用起始地址的一个测试程序将被执行并一下进程将被执行：
用户向量表可用：用户应用被执行
用户向量表不可用：固件升级应用被执行
在固件升级应用执行中，将持续定时检查用户键状态。基于用户按键状态时间，以下进程将被执行。
上载命令条件校验会以蓝LED闪动来发出信号。
下图说明了固件升级应用流程图
要执行上载命令，在开发板复位，固件启动时用户键必须保持按下3秒。
1.2 LED状态
以下部分描述了固件升级应用执行期间，LED的动作：
1、红灯闪动，初始化循环：错误（USBKEY未连接，二进制文件不可用或FATFS文件系统错误）
2、红灯闪动，蓝灯亮，初始化循环：错误（没有可用的闪存空间加载二进制文件）
3、红的闪动，蓝灯亮，橙灯亮，初始化循环：（闪存擦除错误）
4、蓝灯亮：下载进行中
5、蓝灯亮，橙灯亮：下载完成，上载进行中
6、蓝灯闪：上载状态校验，用户应该松开用户键
7、橙灯亮：下载完成
8、橙灯亮，蓝灯亮，红灯闪，初始化循环：USBKEY读出保护开启
9、绿灯亮，橙灯关：下载成功，MCU等待你按下用户键来执行跳转指令
10、绿灯亮，橙灯亮：下载和上载成功，MCU等待你按下用户键来执行跳转指令
1.3 命令描述
固件升级应用命令如下表：
注：上载和下载文件的文件名最大长度必须为11个字符，FAT文件系统LFN 特性。
1.3.1下载命令
要下载二进制文件从闪盘到STM32F4xx's内置嵌入式闪存，流程图如下：
注：1、BUFFER_SIZE是用户定义变量，位于usbh_usr.h文件中，并可被更改在编译中。BUFFER_SIZE =" 512 * x；固件限制x="[1,128]
。
2、下载命令执行必须的闪存空间的擦除。然后执行预设二进制文件编程模式程序。
3、擦除操作从用户应用区起始地址开始，直到闪存结束。
1.3.2 上载命令
下图展示了如何上载内部闪存备份。
注：1、BUFFER_SIZE是用户定义变量，位于usbh_usr.h文件中，并可被更改在编译中。BUFFER_SIZE =" 512 * x；固件限制x="[1,128]
。
2、当用户选择上载模式，就的UPLOAD.BIN文件将被删除并替换为包含新的闪存数据文件。
3、要执行上载命令，在复位开发板后固件启动时，用户键必须被按下并保持3秒。
1.3.3 跳转命令
一旦新的程序以及被加载，你可以使用跳转命令来执行flash地址0.8008000开始的镜像。否则，用户必须修改固件来跳转到其他地址。下图展示了跳转指令流程。
注：一旦先前的命令执行成功，用户绿LED点亮并且MCU将等待，指导用户被按下后执行跳转命令。
2 怎样使用固件升级应用
2.1 系统要求
在运行你的应用前，你应该确认STM32F4DISCOVERY如下图所示已连接好。
要在你的STM32F4DISCOVERY开发板上运行固件升级应用，最小的要求如下：
1、Microsoft® Windows PC (2000, XP, Vista, 7)
2、USB电缆（Mini），连接电脑到开发板。
3、USB电缆（micro），连接USB key。
2.2 运行固件升级应用
要运行固件升级应用，过程如下：
1、加载用户程序的二进制镜像到一个USBkey的根目录。你可以使用已经提供的二进制镜像(STM32F4-Discovery_xxxx_0x08008000.bin)，位于Project/FW_upgrade/Binary文件夹下。二进制文件应该被重命名为image.bin。
2、编程固件升级应用到内置闪存
A、用你的默认IDE打开工程(under Project/FW_upgrade)
B、编译加载工程到目标存储器并允许工程。
C、其他选项用来嵌入式Bootloader或其他在系统编程工具来轻松重烧写这个应用。
使用STM32F4-Discovery_FW_Upgrade_V1.0.0.hex，利用在系统编程工具，例如STM32 ST-LINK Utility.
使用STM32F4-Discovery_FW_Upgrade_V1.0.0.dfu，利用DFUse/DFUse Demonstration工具。
需要更多细节，请参考UM1467文档的“重编程（烧写）固件应用的二进制镜像”部分。
3、插入USBKEY到STM32F4DISCOVERY开发板MicroUSB口。
4、按照1.1执行固件升级应用（第2页），继续操作。
2.3 用户程序条件
用户应用（二进制文件）被加载进闪存，通过应用固件更新应用，遵循以下配置设定：
1、在开发环境连接文件中，设置程序加载地址，APPLICATION_ADDRESS。
2、重定位向量表到地址：APPLICATION_ADDRESS，使用NVIC_SetVectorTable功能或者system_stm32f4xx.c文件中的VECT_TAB_OFFSET宏定义。
注：1、确认APPLICATION_ADDRESS与固件升级应用重叠。例如，使用EWARM6.21，所有选项使能，程序体积最高优化的固件升级应用为17936字节（17744字节代码，192字节数据存储器）。根据以上结果，将使用两个16Kbytes扇区两个，一个存储固件升级应用，用户应用将从扇区2开始。
3 常见问答
1、怎样改变上载生成的镜像名？
USBKEY中被加载的二进制文件的文件名，可以在command.c文件的UPLOAD_FILENAME宏定义处做修改。
2、怎样改变被下载的镜像文件名？
被下载到内置闪存的二进制文件的文件名，可以在command.c文件的DOWNLOAD_FILENAME宏定义处做修改
3、如何改变用户应用起始地址？
用户应用起始地址可以在flash_if.h文件的APPLICATION_ADDRESS宏定义处做修改。
注：通过编辑用户应用起始地址，确信用户程序条件定义如本文第2部分。
4、怎样修改被上载的闪存的大小?
修改flash_if.h文件中的FLASH_SIZE和FLASH_STARTADDRESS宏定义项，可以改变被上载的闪存的大小。
5、当CPU频率为168MHz，下载指令需要消耗多少时间？
当用户应用起始地址为0x08008000（第二扇区开始），擦除操作需要7.76秒。
如果BUFFER_SIZE =" 512 * 64 = 32 Kbytes并且image size =" 25 Kbytes
，下载操作需要7.94秒(7.76秒擦除时间，0.18秒烧写时间)。
如果BUFFER_SIZE =" 512 * 64 = 32 Kbytes a并且 image size =" 990 Kbytes，下载操作需要12.7秒(7.76秒擦除时间，4.94秒烧写时间)。
6、当CPU频率为168MHz，上载指令需要消耗多少时间？
如果BUFFERSIZE =" 512 * 64 = 32 Kbytes，上载所有的闪存（1Mbytes）需要1.5秒。
4 版本历史
2011-10-24 第一版