STM32F10x處理器在應用中編程的實(shí)現方法

1 STM32F10x處理器
1．1 STM32處理器特點(diǎn)
STM32全系列處理器具有腳對腳、外設及軟件的高度兼容性。這給應用帶來(lái)很好的靈活性，易于將應用升級到不同存儲空間或不同封裝的平臺。STM32處理器的產(chǎn)品全系列兼容，使得項目之間的代碼重用和移植很方便。
1．2 STM32處理器內存映射
Cortex-M3的存儲系統采用統一編址的方式，程序存儲器、數據存儲器、寄存器被組織在4 GB的線(xiàn)性地址空間內，以小端格式(little-endian)存放。內存映射如圖1所示。

在代碼區，0x00000000地址為啟動(dòng)區。上電以后，CPU從這個(gè)地址開(kāi)始執行代碼0x08000000為用戶(hù)Flash的起始地址，0x1FFFF000為系統存儲器(system memory)的起始地址。對于STM32處理器，可以通過(guò)配置BOOT0和BOOT1兩個(gè)引腳來(lái)選擇不同的啟動(dòng)模式，如表1所列。CPU在時(shí)鐘信號的第4個(gè)上升沿鎖存BOOT引腳的值，根據兩個(gè)引腳的值將對應的存儲器物理地址映射到啟動(dòng)區。

系統存儲器也稱(chēng)為“大信息塊”，有2 KB的容量。所有上市的STM32處理器，在出廠(chǎng)前已經(jīng)燒寫(xiě)進(jìn)去自舉模式下的啟動(dòng)程序(Bootloader)，并且將之鎖定防止用戶(hù)擦寫(xiě)。通過(guò)配置BOOT0和BOOT1選擇系統存儲器啟動(dòng)，相應的啟動(dòng)程序在復位后得以執行，配合PC端的通信軟件，通過(guò)USART1口允許用戶(hù)將程序燒寫(xiě)到用戶(hù)Flash區。之后，將BOOT0和B00T1重新配置為用戶(hù)Flash存儲器啟動(dòng)，進(jìn)入正常的應用程序。
上述的自舉模式類(lèi)似于ISP編程，相比其他燒寫(xiě)方式方便許多，但真正方便靈活的是在應用中編程(IAP)，只需一根串口線(xiàn)就可以載入程序，復位后立即執行新的應用程序。

2 IAP功能原理
在應用中編程(IAP)使得用戶(hù)可以在程序運行時(shí)重新對Flash進(jìn)行編程。簡(jiǎn)單地說(shuō)，IAP的編程工作是：下載編譯好的二進(jìn)制文件數據到RAM；將數據重新編程到特定的Flash區。這兩個(gè)工作是由IAP驅動(dòng)程序完成的。使用IAP功能后，系統的固件由2部分組成：第1部分是IAP驅動(dòng)，不執行通常的功能，而是通過(guò)微控制器支持的任一種通信管道(如USB、USART、SPI等，本文使用USART)接收數據，并執行對第2部分代碼的更新；第2部分是真正的應用程序代碼，實(shí)現具體的功能。這兩部分代碼共同燒寫(xiě)在Flash中。要注意的是，這兩部分代碼不能重疊，否則無(wú)法實(shí)現IAP功能。
系統上電以后，IAP驅動(dòng)首先運行，它主要執行如下的操作：
①根據硬件信號或軟件條件判斷是否需要對第2部分代碼進(jìn)行更新；
②如果不需要更新，則跳轉到④；
③執行更新操作；
④跳轉到第2部分代碼執行。
STM3210x處理器IAP驅動(dòng)的流程如圖2所示。圖中顯示IAP主界面是利用超級終端實(shí)現的，傳輸協(xié)議用的是Ymodem協(xié)議。需要注意的是，由于IAP驅動(dòng)占用了用戶(hù)Flash區的一段起始空間，因此Flash的可編程最大空間要把這部分除去。

3 IAP功能實(shí)現
3．1 硬件電路
采用STM32F10x型處理器作為核心。該處理器可全速工作在72 MHz，擁有3個(gè)USART接口，內嵌128 KB Flash和20 KB SRAM。Flash是以頁(yè)的形式組織的，擦除1頁(yè)的時(shí)間約為20～40 ms；在整個(gè)工作范圍內其擦除次數可達10 000次，經(jīng)10 000次擦除后，在+55℃的保存環(huán)境中數據保存期限仍可達20年。用戶(hù)完全不必擔心使用了IAP功能后對產(chǎn)品造成不良影響。
IAP驅動(dòng)使用USART1口作為通信管道，PB口的第9引腳作為IAP判斷是否進(jìn)入IAP功能的信號線(xiàn)。引出一個(gè)按鍵，作為IAP功能選擇按鍵，只要在上電或復位時(shí)按住此鍵就會(huì )進(jìn)入IAP功能主界面，否則直接執行正常應用程序。BOOT0和BOOT1是啟動(dòng)配置跳線(xiàn)。相應的硬件電路分別如圖3、圖4和圖5所示。