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使用DFU方案實(shí)現(xiàn)STM32單片機(jī)的高級(jí)開(kāi)發(fā)

技術(shù)讓夢(mèng)想更偉大 ? 來(lái)源:csdn ? 作者:ArthurZheng150 ? 2022-11-28 09:33 ? 次閱讀

什么是 DFU

DFU全稱(chēng)為Device 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)。(具體可參照ST文檔:AN2606)。不過(guò)內(nèi)置DFU的芯片大部分型號(hào)都比較新,如果你用的型號(hào)沒(méi)有內(nèi)置DFU程序,沒(méi)關(guān)系我們也可以通過(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。

DFU方案完整的組件包括單片機(jī)DFU Demo代碼、PC端升級(jí)程序、PC端Demo代碼以及相關(guān)資料手冊(cè)等。通過(guò)使用DFU方案,我們可以快速的集成升級(jí)功能到開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品中,同時(shí)還能夠快速的開(kāi)發(fā)與之配套的升級(jí)程序。

使用CubeMX生成初始工程

由于官方提供的DFU例程并不多,我們很難找到現(xiàn)成的可已使用DFU程序,但是通過(guò)CubeMX我們可以很快速的配置和生成DFU的Bootloader,下面我們正式開(kāi)始。

新建CubeMX工程

首先選定好IC的型號(hào),進(jìn)入配置界面,由于只是Bootloader代碼所以這里我們只需要配置USB功能和一個(gè)做Bootloader觸發(fā)的引腳就可,其余的時(shí)鐘等部分一切按照正常方式配置。

設(shè)置USB引腳功能

設(shè)定USB模式為Device(HS還是FS并不影響DFU的功能,按照應(yīng)用選擇就可)。

cae4ea6a-6eb1-11ed-8abf-dac502259ad0.png

開(kāi)啟DFU組件

在MiddleWares中加入U(xiǎn)SB DFU組件

caece1ca-6eb1-11ed-8abf-dac502259ad0.png

設(shè)置DFU參數(shù)

開(kāi)啟DFU組件后,CubeMX的程序設(shè)置窗口的MiddleWares中就會(huì)出現(xiàn)DFU程序設(shè)置按鈕。

cb0498c4-6eb1-11ed-8abf-dac502259ad0.png

點(diǎn)開(kāi)它將APP加載的地址改為0x0800_c000,這個(gè)加載地址根據(jù)你實(shí)際的應(yīng)用設(shè)置,目前我們選擇讓flash的前三個(gè)sector為Bootloader的區(qū)域。

cb0e3366-6eb1-11ed-8abf-dac502259ad0.png

第二個(gè)全是字段的參數(shù)是用來(lái)在DFU連接升級(jí)軟件式傳輸給軟件用來(lái)獲取Flash結(jié)構(gòu)字符串?dāng)?shù)據(jù),很好理解這個(gè)小協(xié)議的內(nèi)容,點(diǎn)擊設(shè)置后,下方的CubeMX的參數(shù)說(shuō)明也寫(xiě)的很清晰,這里就不多說(shuō)了。當(dāng)然這些參數(shù)也在工程生成后在 usbd_conf.h 和 usbd_dfu_if.c 文件中修改。

cb21e7da-6eb1-11ed-8abf-dac502259ad0.png

最后的設(shè)置

最后我們添加一個(gè)外部的按鍵作為觸發(fā)單片機(jī)啟動(dòng)時(shí)進(jìn)入DFU的方式,按鍵按下后就啟動(dòng)DFU模式,否則直接加載后方APP程序,這里選用PA0引腳,給它設(shè)置個(gè)User Label 就叫 USER_BTN_GPIO_Port。

cb2daafc-6eb1-11ed-8abf-dac502259ad0.png

修改補(bǔ)全工程

實(shí)現(xiàn) DFU 功能代碼

打開(kāi) src 目錄下的 usbd_dfu_if.c 文件補(bǔ)全其中的功能代碼

Flash 解鎖

  1. uint16_tMEM_If_Init_HS(void)
    {
    HAL_FLASH_Unlock();
    return(USBD_OK);
    }
    

    Flash 上鎖

    uint16_tMEM_If_DeInit_HS(void)
    {
    HAL_FLASH_Lock();
    return(USBD_OK);
    }
    

    Flash 擦除

    staticuint32_tGetSector(uint32_tAddress)
    {
    uint32_tsector=0;
    
    if((Address=ADDR_FLASH_SECTOR_0))
    {
    sector=FLASH_SECTOR_0;
    }
    
    ......
    
    }
    elseif((Address=ADDR_FLASH_SECTOR_22))
    {
    sector=FLASH_SECTOR_22;
    }
    else
    {
    sector=FLASH_SECTOR_23;
    }
    returnsector;
    }
    
    uint16_tMEM_If_Erase_HS(uint32_tAdd)
    {
    uint32_tstartsector=0;
    uint32_tsectornb=0;
    /*VariablecontainsFlashoperationstatus*/
    HAL_StatusTypeDefstatus;
    FLASH_EraseInitTypeDeferaseinitstruct;
    
    /*Getthenumberofsector*/
    startsector=GetSector(Add);
    
    eraseinitstruct.TypeErase=FLASH_TYPEERASE_SECTORS;
    eraseinitstruct.VoltageRange=FLASH_VOLTAGE_RANGE_3;
    eraseinitstruct.Sector=startsector;
    eraseinitstruct.NbSectors=1;
    status=HAL_FLASHEx_Erase(&eraseinitstruct,§ornb);
    
    if(status!=HAL_OK)
    {
    return(USBD_FAIL);
    }
    return(USBD_OK);
    }
    

    Flash 寫(xiě)入

    uint16_tMEM_If_Write_HS(uint8_t*src,uint8_t*dest,uint32_tLen)
    {
    uint32_ti=0;
    
    for(i=0;i4)
    {
    /*Devicevoltagerangesupposedtobe[2.7Vto3.6V],theoperationwill
    bedonebybyte*/
    if(HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD,(uint32_t)(dest+i),*(uint32_t*)(src+i))==HAL_OK)
    {
    /*Checkthewrittenvalue*/
    if(*(uint32_t*)(src+i)!=*(uint32_t*)(dest+i))
    {
    /*Flashcontentdoesn'tmatchSRAMcontent*/
    return(USBD_FAIL);
    }
    }
    else
    {
    /*ErroroccurredwhilewritingdatainFlashmemory*/
    return(USBD_FAIL);
    }
    }
    return(USBD_OK);
    }
    

    Flash 讀取

    uint8_t*MEM_If_Read_HS(uint8_t*src,uint8_t*dest,uint32_tLen)
    {
    /*ReturnavalidaddresstoavoidHardFault*/
    uint32_ti=0;
    uint8_t*psrc=src;
    
    for(i=0;i/*ReturnavalidaddresstoavoidHardFault*/
    return(uint8_t*)(dest);
    }
    

    獲取 Flash 擦寫(xiě)時(shí)間參數(shù)

    uint16_tMEM_If_GetStatus_HS(uint32_tAdd,uint8_tCmd,uint8_t*buffer)
    {
    /*USERCODEBEGIN11*/
    uint16_ttime;
    
    time=TimingTable[GetSector(Add)];
    
    switch(Cmd)
    {
    caseDFU_MEDIA_PROGRAM:
    buffer[1]=(uint8_t)time;
    buffer[2]=(uint8_t)(time<8);
    buffer[3]=0;
    break;
    
    caseDFU_MEDIA_ERASE:
    default:
    buffer[1]=(uint8_t)time;
    buffer[2]=(uint8_t)(time<8);
    buffer[3]=0;
    break;
    }
    return(USBD_OK);
    /*USERCODEEND11*/
    }
    

    usbd_dfu_if.h 文件添加的宏定義

    /*Defineflashaddress*///BLANK1#defineADDR_FLASH_SECTOR_00x08000000#defineADDR_FLASH_SECTOR_10x08004000#defineADDR_FLASH_SECTOR_20x08008000#defineADDR_FLASH_SECTOR_30x0800C000#defineADDR_FLASH_SECTOR_40x08010000#defineADDR_FLASH_SECTOR_50x08020000#defineADDR_FLASH_SECTOR_60x08040000#defineADDR_FLASH_SECTOR_70x08060000#defineADDR_FLASH_SECTOR_80x08080000#defineADDR_FLASH_SECTOR_90x080A0000#defineADDR_FLASH_SECTOR_100x080C0000#defineADDR_FLASH_SECTOR_110x080E0000//BLANK2#defineADDR_FLASH_SECTOR_120x08100000#defineADDR_FLASH_SECTOR_130x08104000#defineADDR_FLASH_SECTOR_140x08108000#defineADDR_FLASH_SECTOR_150x0810C000#defineADDR_FLASH_SECTOR_160x08110000#defineADDR_FLASH_SECTOR_170x08120000#defineADDR_FLASH_SECTOR_180x08140000#defineADDR_FLASH_SECTOR_190x08160000#defineADDR_FLASH_SECTOR_200x08180000#defineADDR_FLASH_SECTOR_210x081A0000#defineADDR_FLASH_SECTOR_220x081C0000#defineADDR_FLASH_SECTOR_230x081E0000/*Flashopratetimefromdatasheetpage128*/#defineFLASH_SECTOR_16KB_WRITE_ERASE_TIME500//500usbframe,means500ms#defineFLASH_SECTOR_64KB_WRITE_ERASE_TIME1100#defineFLASH_SECTOR_128KB_WRITE_ERASE_TIME2000
  2. 修改Main文件

    首先在main文件前添加幾個(gè)用于加載APP程序的變量和函數(shù)定義

    typedefvoid(*pFunction)(void);
    
    pFunctionJumpToApplication;
    uint32_tJumpAddress;1234

    然后再 main 函數(shù)中加入 外部按鍵的判斷、APP程序加載以及USB DFU初始化功能

    intmain(void)
    {
    /*Resetofallperipherals,InitializestheFlashinterfaceandtheSystick.*/
    HAL_Init();
    
    /*Configurethesystemclock*/
    SystemClock_Config();
    
    /*Initializeallconfiguredperipherals*/
    MX_GPIO_Init();
    
    if(HAL_GPIO_ReadPin(USER_BTN_GPIO_Port,USER_BTN_Pin)==GPIO_PIN_SET)
    {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOG,LD3_Pin,GPIO_PIN_SET);//Fordebug
    /*Testifusercodeisprogrammedstartingfromaddress0x0800C000*/
    if(((*(__IOuint32_t*)USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD)&0x2FF80000)==0x20000000)
    {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOG,LD4_Pin,GPIO_PIN_SET);//Fordebug
    /*Jumptouserapplication*/
    JumpAddress=*(__IOuint32_t*)(USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD+4);
    JumpToApplication=(pFunction)JumpAddress;
    
    /*Resetofallperipherals*/
    HAL_DeInit();
    
    /*Setinterruptvectortoappcode*/
    SCB->VTOR=USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD;
    
    /*Initializeuserapplication'sStackPointer*/
    __set_MSP(*(__IOuint32_t*)USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD);
    JumpToApplication();
    }
    }
    
    MX_USB_DEVICE_Init();
    
    while(1)
    {
    }
    }
    

編譯程序下載進(jìn)入單片機(jī)

使用DfuSe

從ST官網(wǎng)DfuSe的程序安裝包,并安裝。然后我們按下之前寫(xiě)的觸發(fā)按鍵并復(fù)位單片機(jī),讓單片機(jī)初始 USB DFU 功能,這時(shí)如果你插著單片機(jī)的USB線,系統(tǒng)應(yīng)該已經(jīng)識(shí)別了。如果沒(méi)有右鍵更新驅(qū)動(dòng)程序,手動(dòng)指定驅(qū)動(dòng)搜索路徑在DfuSe安裝目錄下的 BinDriver 內(nèi)。如果直接無(wú)法識(shí)別USB設(shè)備,建議在CubeMx配置完工程后就編譯下載測(cè)試一下,看看是不是你在移植過(guò)程中哪里寫(xiě)錯(cuò)了。

然后我們需要生成一個(gè)地址設(shè)定在0x0800_c000后的測(cè)試程序,就先編寫(xiě)一個(gè) Blink LED 的程序吧,生成bin、hex或S19文件。然后我們打開(kāi)DfuSe軟件的Dfu file manager來(lái)生成DFU軟件用的.dfu格式的文件。選擇第一項(xiàng),第二個(gè)是用來(lái)將.dfu反向變換回來(lái)的。大概的操作已經(jīng)標(biāo)在圖片上了,操作比較簡(jiǎn)單就不做詳細(xì)介紹了,記得把Address的地址改到偏移后的地址上否則下載會(huì)出錯(cuò),其他參數(shù)可以不用修改。

然后我們打開(kāi)DfuSe程序,在Upgrade中選擇生成好的blink.dfu文件,勾選校驗(yàn)功能,下載程序。成功后復(fù)位單片機(jī),LED開(kāi)始閃爍,移植成功。

更多

仔細(xì)區(qū)看看DfuSe的安裝目錄,里面有DFU的資料文檔,還有DFU的工程源代碼,可以用來(lái)改寫(xiě)自己需要的DFU升級(jí)程序。

審核編輯:郭婷


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原文標(biāo)題:STM32高級(jí)開(kāi)發(fā)——使用DFU方案

文章出處:【微信號(hào):技術(shù)讓夢(mèng)想更偉大,微信公眾號(hào):技術(shù)讓夢(mèng)想更偉大】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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