说起给单片机烧录程序,大家应该都不陌生,我最早接触单片机是从51单片机开始的,型号是stc89c52rc,当时烧录程序就是用的下面这种烧录软件——stc-isp。
这种方式,通过串口连接单片机,选择一个合适的波特率就可以烧录了。
后来学习stm32,编程时使用keil软件自带的下载按钮就能下载程序,方便了不少,但需要额外使用j-link等下载器。
再后来,接触到产品研发,给已经发布出的产品升级,都是要靠远程无线升级的(想想看,产品已经到客户那里了,当软件需要升级时,要是还使用有线的方式烧录程序,得有多麻烦)
既然给单片机烧录程序的方式有多种,那烧录方式具体怎么分类呢?
可以分为3种:
isp(in-system programming)
在系统编程,使用引导程序(bootloader)加上外围uart/spi等接口进行烧录。
icp (in-circuit programmer)
在电路编程,使用swd/jtag接口。
iap(in-application programming)
指mcu可以在系统中获取新代码并对自己重新编程,即用程序来改变程序。
这3种烧录方式的原理是什么呢?在分析原理之前,需要先了解一下单片机flash的访问地址,看看程序是烧录到哪个位置了。
单片机flash在地址映射表中位置
下图是一张stm32f4xx的地址映射表,从0x0000 0000到0xffff ffff,总计4gbyte。单片机的片上flash、片上ram、片上外设以及外部扩展接口的访问地址,都被映射到这4gbyte的范围之内。
这张图中,我们需要先注意下半部分
main memory 主存储区
通常,我们编写的代码,是放到主存储区的起始位置(0x0800 0000)开始运行的,烧录程序时,直接将程序烧录到这里即可(keil软件给stm32烧录程序的默认烧写地址就是0x0800 0000开始)
system memory系统存储区
system memory(起始位置0x1fff 0000)是stm32在出厂时,由st在这个区域内部预置了一段bootloader, 也就是我们常说的isp程序 ,这是一块rom,出厂后无法修改。
了解了程序的具体地址,还要看一下单片机的启动方式:
启动方式选择
stm32有两个boot引脚,通过配置不同的高低电平,可以让单片机从不同的地址开始运行。
boot0=0, boot1任意
通常我们是在main memory 主存储区(0x0800 0000)运行程序,boot0引脚拉低即可。
这种情况,keil软件给stm32烧录程序,就是直接在这个地址烧录,烧录完,直接在这个地址处运行。
boot0=1,boot1=0
这种情况就用在使用串口方式给stm32烧录程序,这时单片机从系统存储器(0x1fff 0000)启动,运行的是出厂预置的bootloader程序,可以接收串口发来的程序,并将其写入main memory(0x0800 0000),程序烧录完成后,再将boot0引脚拉低,main memory(0x0800 0000)处运行刚烧录的代码了。
boot0=1,boot1=1
这种情况是从内存中启动,内置sram(也就是stm32的内存中),既然是sram,自然也就没有程序存储的能力了,这个模式一般用于程序调试。目前我还没用过这种方式,大家平时用这种方式的多么?
boot0 boot1 启动方式 说明
0 × 主闪存存储器 主闪存存储器被选为启动区域
1 0 系统存储器 系统存储器被选为启动区域
1 1 内置sram 内置sram被选为启动区域
有了上面的了解,再来看一下isp、icp和iap
isp(串口烧录)
特点:
boot0 = 1,boot1 = 0
启动地址:0x1fff0000
使用串口下载程序
系统存储器(system memory)启动方式运行内置的bootloader,将程序写入主存储区
重启后,需要再将boot0拉低,从主存储区启动程序
下图是isp方式的烧录,使用flymcu这个软件,通过串口给stm32烧录程序
icp(jtag口烧录)
特点:
boot0 = 0,boot1 = x
启动地址:0x08000000
使用jtag或者swd模式下载程序
主闪存存储器(flash memory)启动方式,将程序在主存储区写入
重启后也直接从这启动程序
下图是icp方式的烧录,使用jflash软件或keil,通过j-link给stm32烧录程序
keil软件的默认下载地址,就是从0x0800 0000 开始的。
iap(升级/跳转程序)
iap的原理与上面两种有较大区别,这种方式将主存储区又分成了两个区域(根据实际需要由开发者自行分配),0800 0000起始处的这部分,存储一个开发者自己设计的bootloader程序,另一部分存储真正需要运行的app程序。
单片机的bootloader程序,其主要作用就是给单片机升级。在单片机启动时,首先从bootloader程序启动,一般情况不需要升级,就会立即从bootloader程序跳转到存储区另一部分的app程序开始运行。
假如bootloader程序时,需要进行升级(比如app程序运行时,接收到升级指令,可以在flash中的特定位置设置一个标志,然后触发重启,重启后进入bootloader程序,bootloader程序根据标志位就能判断是否需要升级),则会通过某种方式(比如通过wifi接收升级包,或借助另一块单片机接收升级包,bootloader再通过串口或spi等方式从另一块单片机获取升级包数据)先将接收到的程序写入存储区中存储app程序的那个位置,写入完成后再跳转到该位置,即实现了程序的升级
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单片机烧录程序怎么分类
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