LV16-27-内部Flash-03-IAP编程基础
本文主要是STM32开发——IAP编程基础知识的一些相关笔记，若笔记中有错误或者不合适的地方，欢迎批评指正😃。
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| Windows | windows11 |
| Ubuntu | Ubuntu16.04的64位版本 |
| VMware® Workstation 16 Pro | 16.2.3 build-19376536 |
| SecureCRT | Version 8.7.2 (x64 build 2214) - 正式版-2020年5月14日 |
| 开发板 | 正点原子 i.MX6ULL Linux阿尔法开发板 |
| uboot | NXP官方提供的uboot，NXP提供的版本为uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga(使用的uboot版本为U-Boot 2016.03) |
| linux内核 | linux-4.15(NXP官方提供) |
| STM32开发板 | 正点原子战舰V3(STM32F103ZET6) |
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- 通用
| 分类 | 网址 | 说明 |
| 官方网站 | https://www.arm.com/ | ARM官方网站，在这里我们可以找到Cotex-Mx以及ARMVx的一些文档 |
| https://www.st.com/content/st_com/zh.html | ST官方网站，在这里我们可以找到STM32的相关文档 | |
| https://www.stmcu.com.cn/ | 意法半导体ST中文官方网站，在这里我们可以找到STM32的相关中文参考文档 | |
| http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html | FatFs文件系统官网 | |
| 教程书籍 | 《ARM Cortex-M3权威指南》 | ARM公司专家Joseph Yiu（姚文祥）的力作，中文翻译是NXP的宋岩 |
| 《ARM Cortex-M0权威指南》 | ||
| 《ARM Cortex-M3与Cortex-M4权威指南》 | ||
| 开发论坛 | http://47.111.11.73/forum.php | 开源电子网，正点原子的资料下载及问题讨论论坛 |
| https://www.firebbs.cn/forum.php | 国内Kinetis开发板-野火/秉火（刘火良）主持的论坛，现也做STM32和i.MX RT | |
| https://www.amobbs.com/index.php | 阿莫（莫进明）主持的论坛，号称国内最早最火的电子论坛，以交流Atmel AVR系列单片机起家，现已拓展到嵌入式全平台，其STM32系列帖子有70W+。 | |
| http://download.100ask.net/index.html | 韦东山嵌入式资料中心，有些STM32和linux的相关资料也可以来这里找。 | |
| 博客参考 | http://www.openedv.com/ | 开源网-原子哥个人博客 |
| http://blog.chinaaet.com/jihceng0622 | 博主是原Freescale现NXP的现场应用工程师 | |
| cortex-m-resources | 这其实并不算是一个博客，这是ARM公司专家Joseph Yiu收集整理的所有对开发者有用的官方Cortex-M资料链接（也包含极少数外部资源链接） |
- STM32
| STM32 | STM32 HAL库开发实战指南——基于F103系列开发板 | 野火STM32开发教程在线文档 |
| STM32库开发实战指南——基于野火霸道开发板 | 野火STM32开发教程在线文档 |
- SD卡
| SD Association | 提供了SD存储卡和SDIO卡系统规范 |
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| STM32F103xx英文数据手册 | STM32F103xC/D/E系列的英文数据手册 |
| STM32F103xx中文数据手册 | STM32F103xC/D/E系列的中文数据手册 |
| STM32F10xxx英文参考手册（RM0008） | STM32F10xxx系列的英文参考手册 |
| STM32F10xxx中文参考手册（RM0008） | STM32F10xxx系列的中文参考手册 |
| Arm Cortex-M3 处理器技术参考手册-英文版 | Cortex-M3技术参考手册-英文版 |
| STM32F10xxx Cortex-M3编程手册-英文版(PM0056) | STM32F10xxx/20xxx/21xxx/L1xxxx系列Cortex-M3编程手册-英文版 |
| SD卡相关资料——最新版本 | 有关SD卡的一些资料可以从这里下载 |
| SD卡相关资料——历史版本 | 有关SD卡的一些历史版本资料可以从这里下载，比如后边看的SD卡2.0协议 |
| SD 2.0 协议标准完整版 | 这是一篇关于SD卡2.0协议的中文文档，还是比较有参考价值的，可以一看 |
一、STM32编程方式
1. 在线编程
1.1 基本概念
ICP，全称为In-Circuit Programming，即在线编程。是通过 JTAG或者SWD 协议或者系统加载程序(Bootloader)下载用户应用程序到微控制器中。这种方式就是我们平时用的下载程序方式，就是通过JTAG下载器将我们通过Keil生成的hex文件下载到STM32开发板中。
注意：这里我也不知道教程为什么叫这个，前边学习启动方式的时候也有提到过，它其实也可以称为 In System Program，也就是ISP，主要依靠ST官方在芯片内固化的BootLoader来接收来自串口的程序。
1.2 下载流程
从串口下载过来的程序会通过ST固化在系统存储器的Bootloader程序写入到对应的Flash地址中，但是JTAG或者SWD可以直接将程序烧写到指定的Flash地址中。
2.应用编程
2.1基本概念
IAP，全称为In Application Programming，即在应用程序中编程，就是应用编程。它是通过任何一种通信接口（如IO口、USB、CAN、UART、I2C、或者SPI等）下载程序或者应用数据到存储器中。也就是说，STM32允许用户在应用程序中重新烧写闪存存储器中的内容。但是，IAP 需要至少有一部分程序已经使用 ICP 方式烧到闪存存储器中（Bootloader)。通过这种方式可以在不需要操作硬件平台的情况下实现升级（远程）。
2.2下载流程
二、IAP编程
1. IAP简介
前边已经提过，IAP（In Application Programming）即在应用编程， IAP 是用户自己的程序在运行过程中对 User Flash 的部分区域进行烧写，目的是为了在产品发布后可以方便地通过预留的通信口对产品中的固件程序进行更新升级。
通常实现 IAP 功能时，即用户程序运行中作自身的更新操作，需要在设计固件程序时编写两个项目代码，第一个项目程序不执行正常的功能操作，而只是通过某种通信方式(如 USB、 USART)接收程序或数据，然后执行对第二部分代码的更新；第二个项目代码才是真正的功能代码。这两部分项目代码都同时烧录在 User Flash 中，当芯片上电后，首先是第一个项目代码开始运行，它会做如下操作：
- （1）检查是否需要对第二部分代码进行更新。
- （2）如果不需要更新则转到（4）。
- （3）执行更新操作。
- （4）跳转到第二部分代码执行。
第一部分代码必须通过其它手段，如 JTAG 或 ISP 烧入；第二部分代码可以使用第一部分代码 IAP 功能烧入，也可以和第一部分代码一起烧入，以后需要程序更新时再通过第一部分 IAP 代码更新。
我们将第一个项目代码称之为 Bootloader 程序，第二个项目代码称之为 APP 程序，它们存放在 STM32中FLASH 的不同地址范围，一般从最低地址区开始存放 Bootloader，紧跟其后的就是 APP 程序（注意，如果 FLASH 容量足够，是可以设计很多 APP 程序的）。
2. 正常应用程序执行
正常情况下，程序执行的过程如下图所示：
STM32 的内部闪存（FLASH）地址起始于 0x0800 0000，一般情况下，程序文件就从此地址开始写入。此外 STM32 是基于 Cortex-M3 内核的微控制器，其内部通过一张“中断向量表”来响应中断，程序启动后，将首先从“中断向量表”取出复位中断向量执行复位中断程序完成启动，而这张“中断向量表”的起始地址是 0x08000004，当中断来临， STM32 的内部硬件机制会自动将 PC 指针定位到“中断向量表”处，并根据中断源取出对应的中断向量执行中断服务程序 。
（1）STM32 在复位后，先从 0X08000004 地址取出复位中断向量的地址，并跳转到复位中断服务程序，如图标号①所示；
（2）在复位中断服务程序执行完之后，会跳转到我们的 main 函数，如图标号②所示，main函数在Reset_Handler中被调用；
（3）我们的 main 函数一般都是一个死循环，在 main 函数执行过程中，如果收到中断请求（发生重中断），此时 STM32 强制将 PC 指针指回中断向量表处，如图标号③所示；
（4）根据中断源进入相应的中断服务程序，如图标号④所示；
（5）在执行完中断服务程序以后，程序再次返回 main 函数执行，如图标号⑤所示 。
3. 加入APP应用程序
我们加入APP后，程序执行的过程如下图：
（1）STM32 复位后， 还是从 0X08000004 地址取出复位中断向量的地址，并跳转到复位中断服务程序，在运行完复位中断服务程序之后跳转到 IAP（Bootloader） 的 main 函数，如图标号①所示，
（2）在执行完 IAP 以后（即将新的 APP 代码写入 STM32的 FLASH，新程序的复位中断向量起始地址为 0X08000004+X+M），跳转至新写入程序的复位向量表，取出新程序的复位中断向量的地址，并跳转执行新程序的复位中断服务程序，随后跳转至新程序的 main 函数，如图标号②和③所示，
（3）同样 main 函数为一个死循环，此时 STM32 的 FLASH，在不同位置上，共有两个中断向量表。在 main 函数执行过程中，如果CPU 得到一个中断请求， PC 指针仍强制跳转到地址 0X08000004 中断向量表处，而不是新程序的中断向量表，如图标号④所示；
（4）程序根据我们设置的中断向量表偏移量，跳转到对应中断源新的中断服务程序中，如图标号⑤所示；
（5）在执行完中断服务程序后，程序返回 main 函数继续运行，如图标号⑥所示。
通过以上两个过程的分析，我们知道 IAP 程序必须满足两个要求：
- 新程序必须在 IAP 程序之后的某个偏移量为 M 的地址开始；
- 必须将新程序的中断向量表相应的移动，移动的偏移量为 X+M；