利用USB DFU實現(xiàn)IAP功能之演示講解

前言
伴隨著固件升級需求的增加，STM32提供了靈活的升級方式。本文一步一步介紹如何利用USBDFU Class以及ST提供的DfuSedemo軟件工具實現(xiàn)IAP（InApplication Program）功能，但并不涉及到DFU class移植。

一、 實現(xiàn)環(huán)境
開發(fā)板：STM32F746G-DISCO
開發(fā)庫：STM32CubeF7v1.3.0
集成開發(fā)環(huán)境：IAR  v7.70.1.11486
         MDK-ARM Plus v5.20.0.0

(只需兩者中一種)

優(yōu)化級別：High (IAR)
       Level 3 (-O3) (MDK-ARM)
DFU演示軟件:Dfu file manager v3.0.5
        DfuSeDemo v3.0.5

實現(xiàn)過程在STM32F7系列上展開，但USB DFU實現(xiàn)的IAP功能并不只局限于STM32F7系列，可以通過用戶手冊判斷所采用微控制器型號是否支持USB以及IAP功能。STM32Cube開發(fā)庫為各系列STM32提供了齊全的USBDFU例程可供參考。

二、 IAP介紹
IAP(In application program)主要為使用者提供了一種更加靈活的固件升級方式，可以根據(jù)應(yīng)用需要定義何時、何種情況發(fā)生時進(jìn)行固件升級。在介紹步驟前，需要對IAP原理有一定認(rèn)識。結(jié)合下圖（僅供參考，IAP實際應(yīng)用方式更加靈活），IAP的應(yīng)用中，用戶程序與IAP驅(qū)動程序位于不同的存儲區(qū)域。在應(yīng)用過程中，利用IAP驅(qū)動程序?qū)⒂脩艄碳虞d到固定位置，完成升級。更多關(guān)于IAP應(yīng)用介紹請參考AN3965。
其中，IAP驅(qū)動程序首先燒錄固化，并不會隨著用戶程序的升級而改變。用戶固件升級完畢后，在IAP驅(qū)動程序引導(dǎo)下，跳轉(zhuǎn)到用戶固件對應(yīng)Flash位置，執(zhí)行用戶程序。

三 、實現(xiàn)步驟
3.1 DFU工具安裝
安裝DFUdemo工具DfuSe v3.0.5，主要提供了驅(qū)動、Dfufile manager 和DfuSeDemo。關(guān)于DfuSe的詳細(xì)內(nèi)容（安裝步驟、使用介紹）請參考UM0412。
3.2 IAP驅(qū)動固件生成與裝載
利用STM32CubeF7v1.3.0開發(fā)庫提供的USB DFU例程生成IAP驅(qū)動固件（文件夾路徑：…\ STM32Cube_FW_F7_V1.3.0\Projects\STM32746G-Discovery\Applications\USB_Device\DFU_Standalone）。
利用燒錄工具燒錄到開發(fā)板中。本例程實現(xiàn)重啟后，如果板上User按鍵按下或者沒有有效的用戶應(yīng)用程序，則進(jìn)入USB DFU模式，等待升級；否則，進(jìn)入用戶應(yīng)用。
下面是摘取的部分例程。

@usbd_conf.h
/* The first sector(32 KB) is       reserved for DFU code */
#defineUSBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD              0x08008000

@usbd_dfu.c
USBD_DFU_Init(…)
{
    …
    hdfu->data_ptr =USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD;
    …
}

@main.c 
    /* Test if user code is programmed startingfrom USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD address */
    if(((*(__IOuint32_t*)USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
    {
      /* Jump to userapplication */
      JumpAddress = *(__IOuint32_t*) (USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD + 4);
      JumpToApplication =(pFunction) JumpAddress;
   
      /* Initialize userapplication's Stack Pointer */
      __set_MSP(*(__IOuint32_t*) USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD);
      JumpToApplication();
}

用戶固件對應(yīng)的首地址被定義在0x08008000。用戶也可以自定義地址，需要注意如下幾點：

1.禁止定義在0x08008000地址前（STM32F7系列，0x0~0x0800FFFF屬于Sector0，已經(jīng)開辟為IAP驅(qū)動程序區(qū)域)。
2.自定義地址所屬Sector在升級時會全部擦除，即使定義地址并不位于對應(yīng)Sector的首地址。
3.自定義地址需要保持512-byte對齊。
4.自定義地址需要與用戶固件對應(yīng)的裝載地址以及用戶中斷向量表地址保持一致。
在實現(xiàn)跳轉(zhuǎn)到用戶程序的代碼中，將用戶中斷向量表中第一個4字節(jié)指向的棧首地址分配給MSP。第二個4字節(jié)為復(fù)位中斷向量，指向執(zhí)行首地址。
在開發(fā)IAP驅(qū)動程序時，需要避免PC指針跳到用戶程序區(qū)域。同時，充分考慮Stack & Heap大小，避免出現(xiàn)USB DFU正常識別，但不能正常工作情況，如下圖所示。