大家好，我是川楠，最近，在问答频道上看到有人对IAP升级心存疑惑。恰好，我本人在这方面的做过功课，也实战使用到很多的项目上，所以我就来为大家做个抛砖引玉吧。
本次例程，我用的是STM32F103VET6单片机开发板，这个是我2012年买的，有没有人和我用的一样的呢？
所谓的IAP（ In Application Programming）即在线应用编程。其主要的应用就是对程序的在线升级更新。比如，我们开发的产品，在已经大量出货的情况下，突然发现我们产品的程序有个BUG，在这种情况下，总不能把所有的产品都召回吧，这样成本太高了。IAP就可以很好避免这个问题。
如果你的设备上有IAP功能，你可以要求把你的产品接到网口、USB、插个有新程序的TF卡、或者串口等等，就能对产品设备进行固件升级。就像我们的手机刷机一样。
IAP升级原理
STM32单片机，根据BOOT电平的设置，其上电启动的地址也是部一样的，常用的是从Flash启动。对应的BOOT电平设置如下：
在FLASH启动模式下，上电的启动地址是：0x0800 0000，也是FLASH的起始地址。
比如，本次使用的STM32F103VET6单片机，其FLASH大小为512K,RAM尺寸为64K。这里我将程序设计成两个BOOT程序和APP程序。
BOOT程序：位于FLASH的起始地址，及0x0800 0000.主要进行对后面APP程序的FLASH扇区经行编程，上电默认执行。
APP程序：位于FLASH的后半段，为用户实现功能的程序。
所以这里将512K的FLASH分成了两部分从0x0800 000 -0x0800 FFFF 为BOOT程序区，合计64K；剩下的从0x0801 0000-0x0808 0000为用户APP程序区，合计448K。
程序的启动流程是：
单片机上电之后，首先从0x08000000启动，运行BOOT程序，在BOOT程序中检测是否需要进行固件升级：
如果需要升级，则按照规定的方式，从串口接收数据对单片机的FLASH进行改写，改写完成之后，需要对改写的固件进行校验。校验通过后，则进行程序跳转。
如果不需要升级，则判断APP程序的起始地址是否正常，若正常，则进行程序跳转，运行APP即可。
说了这么多，下面开始实操。
BOOT程序设计
BOOT程序的核心功能有两个：
1、程序跳转
2、对APP程序的FLASH扇区内容进行改写
程序跳转很简单，也就几句话：
其中的 APP_START 就是我们APP程序的起始地址：0x0801 0000
而FLASH的改写稍微麻烦些，需要将0x0801 0000 后面的FLASH扇区进行擦除和重写。重写的类容为我们新的APP程序类容。
这里说明下，新的APP程序数据，有多种来源方式：可以将新的APP程序的BIN文件放到TF卡中，BOOT程序根据TF卡的BIN文件，去改写APP扇区。也可以用过CAN、RS485、串口、USB等串行接口接收新的APP程序数据包，并把数据包依次写到APP扇区。本次使用的是串口。
配置工程：默认的是ROM1的起始地址为0x0800 0000 SIZE 为0x8 0000
而本次我们分配的BOOT程序为64K，所以需要修改SIZE为0x1 0000
其他的地方编程和我们平时编程是一样的。
程序编写成功之后，点击“LOAD”下载就可以了。
这里需要主要的是：
1、每个单片机的FLASH大小和扇区是不一样的，两个程序的分割点，一定要选择某个扇区的起始地址。
2、本次是使用的单片机有256个扇区，每个扇区为2K，但是并不是所有单片机的PAGE都是一样大小的，比如STM32F407的扇区就不是平均分配的。
3、BOOT的功能建议设计为越简单越好，其主要功能就是为了下载程序。所以，越简单，其可能出问题的几率就越小。如果BOOT程序出了问题，那一般只能进行产品召回了。
4、安全很重要。在BOOT程序里，一定要记得，要将其他的控制引脚保持在合适的电平。比如：做小车控制板，在BOOT程序升级的时候，忘记了把运动控制引脚的电平拉低，导致在升级的时候，小车乱跑，容易撞到东西。
========================示例：我设计的BOOT程序升级流程=====================
正常情况下，程序上电启动之后从MCU起始地址0x0800 0000直接启动，读取BKP_DR1寄存器，判断是否需要固件升级，如果不要升级，则进入固件跳转，运行APP程序。
当需要更新固件的时候，需要严格按照如下的步骤和通讯要求进行操作，具体操作如下：
l 目标设备上电之后（程序已经完成了跳转），上位机发送“固件更新命令”，目标设备重新复位启动，在这个过程中目标设备不能断电（此时固件更新命令将保存到BKP_DR1备份寄存器中）。
l 上位机可以使用相关的命令获取设备的MCU型号、内存、ID、版本、固件起始地址（主要是固件起始地址参数，如果知道可以跳过此步骤）等相关信息。
l 上位机发送“开始更新固件”命令，该命令包含固件的起始地址，目标设备收到后需要应答。
l 上位机开始分包发送固件数据帧，目标设备校验并保存固件数据，同时需要应答上位机；如果数据校验失败，可以要求上位机重传。
l 上位机收到应答数据帧之后，才能继续发送固件数据帧。当上位机发送完整个固件数据帧之后，上位机需要发送固件数据更新完毕命令，目标设备应答，开始重启，此刻目标设备固件更新完成。
具体流程如下图所示：
在BootLoader程序中，固件的起始地址、BootLoader版本都在程序的代码中固化好了；CPUID、内存尺寸直接读取MCU相关的寄存器即可。
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APP程序设计
APP程序与我们平时编写的程序稍微有点差别了，因为其程序的起始地址发生了变化，所以需要修改两个地方：程序的起始地址和中断向量偏移地址。
1、程序起始地址修改.
划分的APP程序起始地址为0x0801 0000；APP占用空间大小为448K。SIZE=0x70000
2、修改中断向量偏移地址
在system_stm32f10x.c文件中，修改VECT_TAB_OFFSET的值为0x10000
默认程序定义的值为0；
需要修改为：
完成上面的修改之后，按照正常的程序设计编程即可。
========================示例：我设计的APP程序===========================
我的APP程序很简单，就是点灯。
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经过上面的程序设计，我们拿到两个HEX文件，分别是BOOT和APP的HEX文件。BOOT程序需要通过下载器下载到单片机中，这里使用的是JLINK。
APP程序则需要按照我们约定的固件升级协议，通过串口下载下去。
为了更好的验证和提高自己，这里使用C#自己编写了一个上机软件。这个上位机软件的主要功能，就是将我的APP的HEX文件，解析出来，把升级数据，按照BOOT程序的协议和流程，分包把固件数据依次发到单片机中。
也是这个实验，让我一只脚又跨入了C#的桌面窗口程序编程中。整个例程前前后后花了我两个多月的下班休息时间，也熬了太多个白天和黑夜。单片机程序也就1-2周就搞定了，但是C#上位机软件设计花了2个月。主要是我C#都是从零开始的，不论窗口程序控件还是定期、串口控件等，我都是现学现用，看视频和别人的代码，慢慢的搞定的。
界面写的有点LOW，大家将就看下就可以，毕竟不是专业的美术UI设计。
最后实际检验一下：
1、先将BOOT程序使用下载器下载到开发板。
2、程序运行起来之后，使用我写的上位机软件，将开发板与PC通过串口连接起来。
3、这个我自己做的读取信息。
读信息：这个是我自己设计的一个功能，通过读信息：可以读出单片机型号（字符串信息，BOOT程序固化好的）；内存尺寸MCU内部有寄存器表示；版本信息是程序固化好的，包含硬件版本和软件版本；APP起始地址和CPUID；
APP起始地址，我在上位机软件里面，并没有设计成为固定的偏移量。主要是希望这个上位机软件能够适应更多的MCU。比如我用STM32F103C8T6，这个单片机的内存本来小，BOOT占用的空间可能就不能按照现在的分配方式，所以使用可以灵活配置的方式会更好。
CPUID这个很重要，我可以读出MCU的唯一序列号，传给上位机软件，上位机利用这个序列号计算出加密结果，写到特定的位置，或者更改APP特定位置的代码，保证每台设备的APP代码的唯一性；这样即使别人读出MCU的代码，复制抄板出硬件，也不能拿到另外的单片机中使用。
4、下载程序。
固件更新的时候，加载文件是HEX文件，同样我的这个上位机也支持BIN文件的加载；如果是HEX文件，则需要按照特定的方式去除地址信息，只要固件数据，然后将固件数据发到单片机。详情可以自行查阅HEX文件格式方面的资料。
更新完成之后程序重启一下即可，当然也可以不用重启，一切都看你BOOT程序是怎么设计的。
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