带串口屏显示的Bootloader

本程序编写基于秉火霸道STM32F103ZET6运行环境。

在实际的产品开发中，一般包含:

• 1、BootLoader 引导程序

• 2、APP_BAK 应用程序备份恢复区

• 3、APP 应用程序

网上很多讲解这方面的知识感觉很高端，让人觉得这是一个牛逼的东西，但我是这么来理解的,它们俩都是普通的应用程序，只不过把这些普通的应用程序分别在单片机的FLASH中分开三个区域来存储而已，然后程序通过指针来实现偏移，跳转到其中的某个区域，来执行对应区域的程序，仅此而已，再牛逼点的Linux，不也一样是这样么？

那这样子做有什么好处呢？

打个比方，像很多公司，每次烧写程序的时候都要把机子拆开再烧写，再装回去，这样很麻烦，又影响生产效率，那我们怎么来实现呢？

• 1、假设我的设备没有USB口，但有wifi或者其它无线模块，我就可以在bootloader端实现一个与云端通信的程序，用来接受云端的数据(APP)，然后拷贝到APP的备份区，这个时候做下检验，确保备份区的程序和云端的程序是一致的，然后就可以通过指针跳转到备份区来运行新的程序了，如果发现更新的程序有猫腻，还可以恢复回原来的应用程序(程序员自己去实现这个逻辑)。

• 2、假设我的设备只有一个USB口，我既要让它能下载程序，又要让它能访问存储在外挂FLASH里的数据(比如是个EXCEL表格或者其它用户数据)，那怎么来做呢？不可能用户程序在跑的过程中你给它下载程序吧？

最好的做法是这样的，将它分成两个程序来做，分别是BootLoader、APP

比如你的设备有好几个按键，分别是左、右、确认、返回、电源。

我们以第2点来说明：

一、BootLoader完成的功能

1.1、当检测到用户同时按下左+确认+电源按键时，此时进入DFU(Device Firmware Upgrade)固件更新模式，用户可以通过USB线将设备和PC端连接起来，然后打开上位机将已经制作好的应用程序(xxx.dfu)烧写到STM32芯片的APP区域。

1.2、正常启动模式下，没有识别到左+确认+电源按键，由BootLoader程序跳到到用户APP执行,此时进入到APP。

二、用户APP完成的功能

2.1、完成一系列驱动的初始化，Fatfs等等。。。

2.2、当识别到有USB线将设备和PC端连接时，挂载FLASH里的某个盘，然后读取数据(用户自己去实现)。

这样规划起来感觉就简单多了，逻辑也很清晰，接下来开始实现一个带串口屏显示的最简单的BootLoader，功能只实现程序跳转，后续再慢慢增加新的功能，让它更强大。

三、配置基本参数

3.1、配置一个LED

3.2、配置串口2(用来实现串口打印)和串口4(用来驱动串口屏

3.3、配置时钟然后生成工程

四、画串口屏界面

这里采用的是大彩科技的串口屏，给大家看下效果：

然后一通胡画得到下面这个界面。

如图所示，在BootLoader页面(屏幕ID为0)这里添加了一个进度条(控件2)和一张图片(控件3)，图片所示的二维码是我的微信公众号。控件1是标题，控件4是我们用来做提示的。

五、编写Bootloader程序

1、定义调试串口，用于看打印信息。

//定义printf的重定向函数fputc，满足串口调试打印
int fputc(int ch, FILE* file)
{
    return HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)&ch, 1, 100);
}

2、根据串口屏手册定义串口屏操作接口

//串口屏页面ID===>BootLoader在第0个页面
#define BOOTLOADER_PAGE 0
//进度条控件，为控件2(在BootLoader的第0个页面)
#define PROCESS_BAR_CONTROLD_ID 2
//字符串显示控件，为控件4(在BootLoader的第0个页面)
#define TIP 4
void uart4_send_byte(uint8_t one_byte)
{
    uint32_t ulReturn;
    HAL_UART_Transmit(&huart4, &one_byte, 1, 1000);
    while(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart4, UART_FLAG_TXE) != SET);
}

#define TX_8(P1) uart4_send_byte((P1)&0xFF)  //发送单个字节
#define TX_8N(P,N) SendNU8((u8 *)P,N)  //发送N个字节
#define TX_16(P1) TX_8((P1)>>8);TX_8(P1)  //发送16位整数
#define TX_16N(P,N) SendNU16((u16 *)P,N)  //发送N个16位整数
#define TX_32(P1) TX_16((P1)>>16);TX_16((P1)&0xFFFF)  //发送32位整数
#define BEGIN_CMD() TX_8(0XEE)
#define END_CMD() TX_32(0XFFFCFFFF)

//跳转页面
void SetScreen(uint16_t screen_id)
{
    BEGIN_CMD();
    TX_8(0xB1);
    TX_8(0x00);
    TX_16(screen_id);
    END_CMD();
}

//设置进度条
void SetProgressValue(uint16_t screen_id, uint16_t control_id, uint32_t value)
{
    BEGIN_CMD();
    TX_8(0xB1);
    TX_8(0x10);
    TX_16(screen_id);
    TX_16(control_id);
    TX_32(value);
    END_CMD();
}
//发送字符串
void SendStrings(uint8_t *str)
{
    while(*str)
    {
        TX_8(*str);
        str++;
    }
}

//设置文本
void SetTextValue(uint16_t screen_id, uint16_t control_id, uint8_t *str)
{
    BEGIN_CMD();
    TX_8(0xB1);
    TX_8(0x10);
    TX_16(screen_id);
    TX_16(control_id);
    SendStrings(str);
    END_CMD();
}

3、编写BootLoader程序逻辑

程序主要存储在STM32的内部FLASH中，我们来看看这张图，我们希望开机的第一个程序就是BootLoader，然后通过BootLoader再跳转到APP，所以BootLoader的起始执行地址不变，为0x8000000。

那我们的APP在放在哪里呢？我这里把APP放在0x8002000这个位置，所以在BootLoader程序中定义一个宏，代表APP的地址。

//APP在内部FLASH中的位置
#define APP_RUNING_ADDRESS    0x8002000

实现主程序

typedef  void (*pFunction)(void);
/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
	int timeout = 10 ;
	int Process_Bar_Update = 0 ;
	uint32_t JumpAddress;
	pFunction Jump_To_Application;
  /* USER CODE END 1 */
  

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART2_UART_Init();
  MX_UART4_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	//解锁内部FLASH
	HAL_FLASH_Unlock();
	printf("进入BootLoader.....\n");
	SetTextValue(BOOTLOADER_PAGE,TIP,(uint8_t *)"正在启动中...");
	SetScreen(0);
	while(timeout--)
	{
			printf("................\n");
			HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin);
			SetProgressValue(BOOTLOADER_PAGE,PROCESS_BAR_CONTROLD_ID,Process_Bar_Update);
			Process_Bar_Update += 10;
			HAL_Delay(200);
	}
	Process_Bar_Update = 0 ;
	SetProgressValue(BOOTLOADER_PAGE,PROCESS_BAR_CONTROLD_ID,100);
	printf("即将进入用户程序.....\n");
	SetTextValue(BOOTLOADER_PAGE,TIP,(uint8_t *)"即将进入用户程序...");
	if (((*(__IO uint32_t*)APP_RUNING_ADDRESS) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
	{
		//这一句一定要加上，否则跳转到APP后程序会跑飞
		__disable_irq();
		//最好把使用到的外设失能
		HAL_DeInit();
		//最好把使用到的时钟失能
		HAL_RCC_DeInit();
		//跳转到用户代码
		JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (APP_RUNING_ADDRESS + 4);
		Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;
		//初始化用户程序的堆栈指针
	  __set_MSP(*(__IO uint32_t*) APP_RUNING_ADDRESS);
		Jump_To_Application();
	}
	else
	{
		printf("当前地址%p没有用户程序\n",(uint32_t *)APP_RUNING_ADDRESS);
		HAL_DeInit();
	}
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

运行结果:

接下来跳转到我开发的APP程序：

指定APP程序向量表偏移

APP界面：打开报警灯：

案例程序以及UI工程下载

BootLoader+UI

链接：https://pan.baidu.com/s/1XBkneZOQqrDSo4JU27kkbQ
提取码：b1m7
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应用程序还不完善，后续再提供。

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