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STM32 Customer BootLoader 刷新项目 (二) 方案介绍
文章目录
1. 需求分析
首先在开始编程之前，我们先详细设计一下BootLoder的方案。
本项目做的BootLoader是在STM32自带的启动一级boot上加了一层，即为二级Boot，其是专门为客户自定义的启动过程中操作软件的后门。主要作用是更新MCU中的软件，在正常启动过程中，CB刷新整个控制器中的软件。
整个软件的代码块如下图所示，最下一层是SB（ST自带的Boot），这里面初始化异常向量表，初始化堆栈和RAM。
第二层是CB（客户定制化的Boot），这里面主要是执行客户所定义的启动逻辑，其中包括刷新整个控制器中的软件，获取软件版本号，擦除指定Sector的代码，使能读/写Flash保护，跳转到指定地址。还可以根据需求进行定制化实现。
第三层是APP应用，是实现控制器中的控制逻辑。
下图是CB的架构图，整个刷新和操作MCU都是通过USART来操作，其中USART1是主要和MCU进行通信、刷新和发送命令的串口，而USART2是Debug 端口，只在调试的时候使用用来输出打印信息，开发阶段完成后，USART2则不再使用。
2. STM32 Memery介绍
对于实现客户化的BootLoader，对于整个Flash空间，可以从下图中看出，地址范围是0x0800 0000-0x080F FFFF，再看下图中Table 5中，可以看出Sector 0-11，我们选中Sector 0-1作为Customer BootLoader的地址空间，即0x0800 0000-0x0800 7FFFF。剩下Application的地址空间为Sector 2-11。执行完ST的Boot后，跳转到Customer BootLoader，再CB中执行完相应的客户化操作，再跳转到Application，执行应用层程序。
3. BootLoader方案介绍
上面介绍了Memory的内存分配，下面我们可以更加详细的看出三块应用的程序Flash的分配。
板子MCU一上电先从STM32里面的ST BootLoader中先启动，进行异常向量表的初始化和堆栈初始化。后续跳转到Customer BootLoader所在的地址，即为0x0800 0000，通过相应的判断条件进入CB，执行相应的客户化指令。若没有客户的条件，则跳转至应用层程序Application。
下图则是在CB中的跳转逻辑，将Flash中的程序Aliasing映射到0x0000 0000地址处，实际是从0地址开始启动，0地址存放MSP的栈指针，其中offset 0x0000 0004则为存放PC指针跳转地址，程序执行到此处则开始跳转到相应地址区间。
下图为整个Customer BootLoader中的跳转逻辑，下一篇文章将详细介绍整个Customer BootLoader的程序编写过程。
4. 支持指令
下面是整个Customer BootLoader支持的指令，其中比较重要的是0x55（BL跳转固定地址），0x56（指定擦除扇区），0x57（在不同内存写数据）。后续将详细介绍整个Customer BootLoader的方案实现和代码实现。
| 主机发送 | 命令码 | BootLoader回复 | 备注 |
|---|---|---|---|
| BL_GET_VER | 0x51 | BootLoader版本号(1 byte) | 从MCU中读BootLoader的版本号 |
| BL_GET_HELP | 0x52 | 所有支持的命令码(10 bytes) | 列出BootLoader支持的所有命令 |
| BL_GET_CID | 0x53 | Chip identification number(2 bytes) | 读芯片的识别号 |
| BL_GET_RDP_STATUS | 0x54 | 返回芯片读保护等级(1 byte) | 读行骗Flash的读保护等级 |
| BL_GO_TO_ADDR | 0x55 | 返回成功或错误(1 byte) | BL跳转固定地址 |
| BL_FLASH_ERASE | 0x56 | 返回成功或错误(1 byte) | 指定擦除扇区 |
| BL_MEM_WRITE | 0x57 | 返回成功或错误(1 byte) | 在不同内存写数据 |
| BL_EN_R_W_PROTECT | 0x58 | 返回成功或错误(1 byte) | 使能读/写保护 |
| BL_MEM_READ | 0x59 | 主机请求的内存内容长度 | TO DO |
| BL_READ_SECTOR_STATUS | 0x5A | 所有Sector状态 | 读所有扇区的保护状态 |
| BL_OTP_READ | 0x5B | OTP contents | TO DO |
| BL_DIS_R_W_PROTECT | 0x5C | 返回成功或错误(1 byte) | 该命令用于禁用用户Flash的不同扇区的读写保护功能。该命令将保护状态恢复为默认状态。 |
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往期文章请参考：
STM32 BootLoader 刷新项目 (一) STM32CubeMX UART串口通信工程搭建
STM32 BootLoader 刷新项目 (二) 方案介绍
STM32 BootLoader 刷新项目 (三) 程序框架搭建及刷新演示
STM32 BootLoader 刷新项目 (四) 通信协议
[STM32 BootLoader 刷新项目 (五) 获取软件版本号-命令0x51](
