提前聲明：本項(xiàng)目是基于芯片之家的[開(kāi)源]從0到1教你制作網(wǎng)絡(luò)數(shù)字變化時(shí)鐘的項(xiàng)目代碼進(jìn)行修改，增加Bootloader和OTA升級(jí)的。

一、前期準(zhǔn)備

硬件準(zhǔn)備：

1. 一塊LED電子數(shù)字時(shí)鐘屏

2. 一根microusb線（安卓線）

3. 一個(gè)下載器（ST-Link或者Jlink 等）

軟件準(zhǔn)備：

4. MDK5軟件

5. RT-Thread的ENV工具

6. LED電子時(shí)鐘屏源項(xiàng)目工程代碼

7. RT-Thread OTA打包工具

8. WebServer工具

等待airkiss配網(wǎng)

airkiss配網(wǎng)成功

正確顯示日期和時(shí)間

二、主要說(shuō)明

在本次操作中的LED電子數(shù)字時(shí)鐘屏采用的主控芯片是STM32F401RCT6,FLASH為256K，焊接了一個(gè)外置SPI接口的 flash芯片；在添加bootloader功能前需要設(shè)計(jì)分區(qū)，對(duì)于分區(qū)操作有一定的要求說(shuō)明，暫且不細(xì)說(shuō)，參考RT-Thread官網(wǎng)的說(shuō)明如下，可以對(duì)Boot有一定的了解。

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功能說(shuō)明

Bootloader 的主要功能是更新 app 分區(qū)中的固件。

分區(qū)表介紹

通用 Bootloader 中的分區(qū)表包含如下三個(gè)分區(qū)：

通用 Bootloader 中的分區(qū)表包含如下三個(gè)分區(qū)：

升級(jí)固件功能

當(dāng)系統(tǒng)需要升級(jí)固件時(shí)，Bootloader 將從 download 分區(qū)將固件搬運(yùn)到 app 分區(qū)，主要功能流程如下所示：

Bootloader 啟動(dòng)時(shí)檢查 download 分區(qū)和 app 分區(qū)中的固件版本。

如果兩個(gè)固件版本相同，則跳轉(zhuǎn)到 app 分區(qū)，Bootloader 運(yùn)行結(jié)束。

固件版本不同則將 download 分區(qū)中的固件搬運(yùn)到 app 分區(qū)。

在搬運(yùn)的過(guò)程中 Bootloader 可以對(duì)固件進(jìn)行校驗(yàn)、解密、解壓縮等操作。

搬運(yùn)完畢后，刪除 download 分區(qū)中存儲(chǔ)的固件。

重啟系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)到 app 分區(qū)中的固件運(yùn)行，Bootloader 運(yùn)行結(jié)束。

Bootloader 工作過(guò)程如下圖所示：

恢復(fù)固件功能

當(dāng)系統(tǒng)中的固件損壞，Bootloader 將從 factory 分區(qū)將固件搬運(yùn)到 app 分區(qū)，主要功能流程如下所示：

Bootloader 啟動(dòng)時(shí)檢查觸發(fā)固件恢復(fù)的引腳是否為有效電平。

如果有效電平持續(xù)超過(guò) 10S 則將 factory 分區(qū)中的固件搬運(yùn)到 app 分區(qū)中。

如果有效電平?jīng)]有持續(xù)超過(guò) 10S 則繼續(xù)進(jìn)行 2.2 小節(jié)中介紹的啟動(dòng)步驟。

在搬運(yùn)的過(guò)程中 Bootloader 可以對(duì)固件進(jìn)行校驗(yàn)、解密、解壓縮等操作。

搬運(yùn)完畢后，保持 factory 分區(qū)中的固件不變。

重啟系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)到 app 分區(qū)中的固件運(yùn)行，Bootloader 運(yùn)行結(jié)束。

以上資料來(lái)源：RT-Thread官方文檔，詳細(xì)可以參考：https://www.rt-thread.org/document/site/application-note/system/rtboot/an0028-rtboot/

三、操作流程

分區(qū)說(shuō)明：基于使用的STM32F401RCT6的內(nèi)部Flash為256K，開(kāi)源LED電子時(shí)鐘屏的源程序的固件大小為124k,在設(shè)計(jì)分區(qū)的時(shí)候一般APP和download區(qū)是采用1:1的方式，還有bootloader分區(qū)一般設(shè)計(jì)為16K到32K，顯然這樣256K的內(nèi)部FLASH不能滿足要求，所以需要使用外部FLASH，設(shè)計(jì)分區(qū)表為：內(nèi)部flash的前32K為bootloader分區(qū)，剩余的內(nèi)部FLASH （256-32 = 224）224K為APP分區(qū)，download分區(qū)設(shè)在外部flash區(qū)。

在設(shè)計(jì)好分區(qū)表后，需要在原項(xiàng)目代碼中添加spi的驅(qū)動(dòng)，燒錄boot,修改分區(qū)表，修改連接地址，添加ota_downloader的功能組件。

1.在源程序項(xiàng)目代碼中配置添加spi——flash驅(qū)動(dòng)。

（1）在項(xiàng)目代碼的目錄下，通過(guò)ENV工具進(jìn)入命令行，在命令行中輸入menuconfig，如下圖1所示：

圖1 menuconfig配置界面

進(jìn)入RT-Thread Components目錄下的Device Drivers下選中Using generic GPIO device drivers和Using SPI Bus/Device device drivers 和Using Serial Flash Universal Driver 和Using auto probe flash JEDEC SFDP parameter 和Using defined support flash chip information tatble，如下圖2所示：

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添加配置后，返回到主界面，修改CS的引腳號(hào)為20.

圖2 配置SPI驅(qū)動(dòng)和GPIO驅(qū)動(dòng)

保存并退出，在env命令行下輸入scons --target=mdk5 重新編譯生成工程。

再用mdk5打開(kāi)編譯的項(xiàng)目工程，編譯燒錄到板子上，在啟動(dòng)信息可以判斷外置flash已經(jīng)添加驅(qū)動(dòng)了，如下圖3所示：

圖3 啟動(dòng)打印spi flash芯片信息

(2) 添加ota_downloader和FAL_Packages軟件包還有SFUD的配置。

在env工具的命令行中，輸入menuconfig 進(jìn)入配置界面，進(jìn)入RT-Thread online packages 目錄下的Iot - internet of things 目錄下選中[]ota_downloader，進(jìn)入ota_downloader目錄下選中[] Enable OTA downloader debug和[]Enable HTTP/HTTPS OTA（并且配置默認(rèn)的URL為本機(jī)的ip地址的路徑）和[] Enable Ymodem OTA，如下圖4和圖5所示

圖 4 添加ota_downloader軟件包

圖5 配置ota_downloader軟件包添加ymodem_ota和http_ota

通過(guò)ESC按鍵返回到RT-Thread online packages 目錄下system packages目錄下選中fal: Flash Abrstraction layer…，如下圖6所示

圖6 添加FAL 軟件包

進(jìn)入選中該項(xiàng) fal目錄下，選中FAL partition table config has defined on ‘fal_cfg,h’和FAL uses SFUD driver，并且修改name 為flash0 具體配置如下圖7所示

圖 7 配置fal 軟件包

然后保存并退出。在ENV工具的命令行中輸入 pkgs --update 軟件更新的指令，等下載完成后，就可以輸入：scons --target=mdk5 重新編譯生成新的工程。

(3) 添加fal_cfg.h和fal_flash_stm32f4_port.c和更新SFUD的驅(qū)動(dòng)文件

由于原項(xiàng)目代碼版本的問(wèn)題，需要在新版的RT-Thread的源代碼中復(fù)制兩個(gè)文件到現(xiàn)工程代碼中。把fal_cfg.h和fal_flash_stm32f4_port.c這兩個(gè)文件復(fù)制到現(xiàn)代碼項(xiàng)目中的driver目錄下，并且把這兩個(gè)文件添加到項(xiàng)目工程中；更新SFUD的驅(qū)動(dòng)文件，對(duì)比新版git庫(kù)中rt-thread/components/drivers/spi/spi_flash_sfud.c和rt-thread/components/drivers/spi/spi_flash_sfud.h的文件，可以直接復(fù)制覆蓋這兩個(gè)文件的內(nèi)容。

(4) 燒寫(xiě)boot.bin文件，boot.bin文件可以是燒錄附件中的boot.bin文件，也可以是RT-Thread官網(wǎng)上通過(guò)網(wǎng)頁(yè)生成的boot.bin，下面主要使用附件中的boot.bin文件的使用。燒錄boot.bin文件主要使用ST-Link Utility工具。

步驟1：打開(kāi)STM32 ST-LINK Utility工具，打開(kāi)附件中的bootloader.bin文件，如下圖8所示

圖8 使用ST-Link Unitity 工具燒錄boot.bin

然后，選擇菜單欄上的燒錄按鈕，設(shè)置start address 為0x08000000為默認(rèn)地址，然后選擇start按鈕，開(kāi)始燒錄，如下圖9所示。

圖 9 設(shè)置boot.bin的起始地址

燒錄完成后，在串口中會(huì)打印boot的信息，如分區(qū)表的信息等，如下圖10所示

圖 10 燒錄boot.bin后啟動(dòng)

由于APP固件的啟動(dòng)地址還沒(méi)有修改，所以會(huì)提示找不到APP分區(qū)，到此bootloader已經(jīng)成功啟動(dòng)了，下面開(kāi)始APP固件的啟動(dòng)地址進(jìn)行修改。

(5) APP固件分區(qū)的的啟動(dòng)地址修改

步驟1：在main.c中添加FAL 初始化代碼和修改中斷向量跳轉(zhuǎn)地址，添加版本打印信息，具體操作如下圖11所示。

圖 11

步驟2：修改APP啟動(dòng)地址為0x08008000，如下圖12所示。

圖 12

步驟3 ：添加屏蔽中斷向量跳轉(zhuǎn)到默認(rèn)地址的語(yǔ)句，如下圖13所示

圖 13

（6）分區(qū)表fal_cfg.h的修改

步驟參考，如下圖14所示：

圖 14

到此為止，bootloader和ota升級(jí)功能已經(jīng)添加完成，重新編譯工程，下載到板子上即可看到程序正常運(yùn)行。板子啟動(dòng)打印的信息如下圖所示，驗(yàn)證了bootloader已經(jīng)正常工作，而且成功跳轉(zhuǎn)到了app固件分區(qū)中，如下圖15所示。

圖15

而且在程序的命令行中也看到了ymodem_ota和http_ota的指令，如下圖16所示。

圖 16

四、功能驗(yàn)證

1.ymodem_ota升級(jí)功能驗(yàn)證。

操作步驟：

（1）采用在項(xiàng)目代碼目錄下面的packagesota_downloader-latest oolsota_packager文件夾下雙擊運(yùn)行rt_ota_packaging_tool.exe，如下圖17所示

圖 17

在軟件中的配置如下圖18所示，點(diǎn)擊選擇固件，指定項(xiàng)目工程代碼編譯生成的rtthread-stm32f4xx.bin文件，采用不加密不壓縮的方法，固件分區(qū)名為”app”，固件版本為數(shù)字序號(hào)以區(qū)分不同的版本，然后點(diǎn)擊開(kāi)始打包，即可在固件目錄下生成一個(gè)rbl后綴的文件。

圖 18

打包生成的rbl文件，如下圖19所示。

圖 19

（2）在板子的串口終端中輸入：ymodem_ota 命令，如下圖20所示

圖 20

然后，利用串口終端的Ymodem傳輸工具發(fā)送，方法為在Xshell串口終端中，鼠標(biāo)右鍵選擇傳輸，再選擇YMODEM，再選擇YMODEM發(fā)送，指定發(fā)送的rbl文件即可。

接下來(lái)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入下載程序到板子上進(jìn)行升級(jí)，部分過(guò)程圖如下圖21所示。

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圖 21

到此，ymodem_ota升級(jí)完成，重啟后會(huì)進(jìn)入等待配網(wǎng)界面，airkiss配網(wǎng)完成后就可以顯示正確的日期時(shí)間。

2.http_ota升級(jí)功能驗(yàn)證。

操作步驟：

（1）把板子和pc連接在同一個(gè)局域網(wǎng)，在給電子時(shí)鐘airkiss配網(wǎng)的時(shí)候配置和pc同一個(gè)局域網(wǎng)即可。

（2）在PC上搭建web_server服務(wù)器，這里使用MyWebServer V3.6.21 Unicode工具，打開(kāi)該軟件，設(shè)置服務(wù)器的根目錄，然后啟動(dòng)。點(diǎn)擊瀏覽按鈕指定rbl文件的路徑目錄，然后點(diǎn)擊啟動(dòng)，如下圖22所示。

圖22

在板子的串口終端中的命令行操作，輸入http_ota url 指定rbl的地址 的命令,就會(huì)進(jìn)入下載個(gè)更新app固件，如下圖23所示，

圖 23

固件下載完成后，開(kāi)始更新app固件，如下圖24所示。

圖 24

到此，讓電子時(shí)鐘跑起B(yǎng)ootLoader和支持OTA升級(jí)的功能就完成了。

能堅(jiān)持看到這里的小伙伴都是棒棒的。