STM32H750 iap固件升级

之前写STM32F4的IAP升级的时候就想写篇博客记录一下，但因为懒就一直没有实施，这次项目用到了STM32H750的IAP升级，所以就趁这次机会记录一下H7的IAP算是补上了。

STM32H750芯片概述
H750芯片内部存储空间只有128KByte，也就是1个扇区，其工作频率最高可达400MHz，并且配有QSPI与外部FLASH通信，可以直接将内存地址映射到外部FLASH，也就是说可以像读取内部FLASH直接取地址那样去读取外设FLASH(如*（u32*）0x9000 0000)。
情况分析
IAP升级主要由跳转处理程序和主程序构成，跳转程序我们称为Bootloader，主程序称为APP。假设APP主程序大小大于128K，也就是说单靠内部FLASH是不够运行的，所以加一个外部FLASH采用内部+外部的方式运行APP，把关键代码运行在内部，剩余的运行在外部。这样运行APP没问题了，那要做IAP升级的话又是什么情况呢？
要让程序运行在外部FLASH，必须把接口配置为QSPI的内存映射模式，但从参考手册中看到这么一句话：

也就是说程序运行过程中对QSPI FLASH只能读不能写，H750内部FLASH只有一个扇区，我们知道存储器的擦除是以扇区为单位的，写入内部的话运行在内部的程序也会被擦除掉，所以内部也不能写。那我们升级过程中接收到的app程序要存到哪里呢？那只能是加多一块外部FLASH了。（有更好的想法欢迎评论区讨论！）
IAP设计思路
综上所述这次H750的IAP升级用到了两片1M的外部FLASH存储芯片(w25q80)。一片主要配合内部FLASH运行APP程序，称为QSPI FLASH。另外一片主要用来存储数据和程序，称为SPI FALSH。128K的内部FLASH分为两段，前20K用来运行Bootloader1，剩下的运行APP的内部程序段（APP1-1）。QSPI FLASH也分成两段，前20K用来存放(这里不是运行)Bootloader2，剩下的运行APP的外部程序段(APP1-2)。上面加粗的字段在下面的内存分配图和流程图中会用到，要看懂流程图还得知道这些字段代表什么东西。

各个存储器的使用分配情况，如下图所示：

其中Bootloader1负责将待更新的app外部程序段(app2-2)从 SPI FLASH 拷贝到 QSPI FLASH的APP1-2中，并且将Bootloader1读出拷贝到SPI FLASH的 bootloader1备份 中。Bootloader2负责将待更新的app内部程序段(app2-1)从 SPI FLASH 拷贝到内部FLASH的APP1-1中，同时将bootloader1备份拷贝回内部FLASH的Bootloader1中。如下图：

分配好内存之后就可以设计程序了，程序分为四个部分，流程图如下：

其中前两个，烧录程序和boot1需要用烧录器(如ST-Link/V2)烧录到单片机中。
首先左边第一个烧录程序：
是用来将Bootloader2和第一个APP程序烧录进对应的外部FLASH存储区的，这里需要用到另外一个工具（点击进我博客下载）将APP和Bootloader2的bin文件转换成c语言数组形式，然后在程序中定义成数组，接着就是把数组里的数据写进对应存储区了，最后设定一个更新标志写进外部SPI FLASH的必要状态标志中，以便Bootloader1中读取判断。芯片的SRAM大小必须大于所有定义数组的总和，不然无法采用这种方法。

第二个程序BOOT1：
运行在内部FLASH中，这个程序的两个功能前面说过：第一个将app外部程序段(app2-2)从 SPI FLASH 拷贝到 QSPI FLASH的APP1-2中，第二个功能将Bootloader1读出拷贝到SPI FLASH的 bootloader1备份 中，最后读取存放在QSPI FLASH中的Bootloader2到SRAM(定义的数组默认地址为SRAM)并跳转运行。需要说明一下，由于单片机每次断电或复位重启后都是从内部FLASH的地址0x0800 0000处开始运行的，意味着单片机每次上电或重启后都会先运行Bootloader1，所以设定了一个更新标志是为了防止每次上电都擦除和读写FLASH，毕竟FLASH都是有擦写寿命的，设定更新标志后，bootloader1只会在第一次运行的时候执行擦写操作，app没有更新的情况下都不会执行擦写操作了。

第三个程序BOOT2：
前面说到这个程序只是存放(不是运行)在QSPI FLASH，理论上来说运行中的程序直接跳转到QSPI FLASH运行应该是可以实现的，但我在测试过程一直没有成功，找不到原因所以改了方案，把BOOT2拷贝到SRAM运行了。BOOT2主要就是往内部FLASH写数据了，写完后直接跳转到APP1-1(0x0800 5000)运行主程序。

第四个程序APP中的接收处理：
出于程序的安全考虑，需要上位机下发APP固件之前先发送APP的长度，网口接收到数据长度和数据之后进行长度校验，校验成功才置位更新标记并重启（软复位函数：NVIC_SystemReset()）。重启后单片机又会从BOOT1(0x0800 0000)处开始运行，再次执行前面的步骤完成更新！

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