STM32F103/429串口IAP+Ymodem升级

起因：

串口IAP升级在正点原子的例程中有讲解，正点原子的方法是：在RAM中开辟一个120K的数据空间，用来存放bin文件，bin文件通过串口一次性发送到单片机，然后再实现程序的跳转。但是这种方法在实际项目中并不实用，因为没用文件校验，不能保证bin文件的完整性，如果贸然跳转，将会是设备陷入到永远无法正常工作的状态，除非返厂，重新烧写程序；

因为项目需要，但是又不想自己写上位机（偷懒），因此就是用成熟软件自带Ymodem协议进行数据传输。

Ymodem协议简介：

参考：https://blog.csdn.net/qingzhuyuxian/article/details/80769163

Xmodem、Ymodem和Zmodem协议是最常用的三种通信协议。

1. Xmodem协议是最早的，传输128字节信息块。
2. Ymodem是Xmodem的改进版协议，具有传输快速稳定的优点。它可以一次传输1024字节的信息块，同时还支持传输多个文件。
3. 平常所说的Ymodem协议是指的Ymodem-1K，除此还有Ymodem-g（没有CRC校验，不常用）。
4. YModem-1K用1024字节信息块传输取代标准的128字节传输，数据的发送回使用CRC校验，保证数据传输的正确性。它每传输一个信息块数据时，就会等待接收端回应ACK信号，接收到回

起始帧的数据格式

1.起始帧的数据格式

YModem的起始帧并不直接传输文件的数据，而是将文件名与文件的大小放在数据帧中传输，它的帧长=3字节数据首部+128字节数据+2字节CRC16校验码=33字节。它的数据结构如下：

SOH 00 FF  filename  filezise NUL  CRCH CRCL

其中SOH=0x01，表示这个数据帧中包含着128个字节的数据（STX表示1024字节，初始帧只有128个），00表示数据帧序号，初始是0，依次向下排，FF是帧序号的取反，filename是要传输的文件名，如USTB_V3_1.0.1.26_NMEA.Bin，它在数据帧中的格式为：55 53 54 42 5F 56 33 5F 31 2E 30 2E 31 2E 32 36 5F 4E 4D 45 41 2E 42 69 6E 00，也就是把ASCII码转成十六进制，但是最后一定要在文件名后加上00，表示文件名的结束；filesize表示文件的大小，如上面的USTB_V3_1.0.1.26_NMEA.Bin大小是132KB，也就是135168Byte，转换成十六进制就是0x21000，它在数据帧中的格式就是32 31 30 30 30 00，也就是ASCII的“21000”，同样最后要加上00表示结束，NUL就是数据部分的128字节中除去文件名和文件大小占据的剩下的字节都用00填充，CRCH和CRCL分别表示16位CRC校验码的高8位与低8位。

2.数据帧的数据格式

YModem的数据帧中会预留1024字节空间用来传输文件数据，它跟起始帧接收差不多，如下：

STX 01 FEdata[1024] CRCH CRCL

其中STX=0x02，表示这帧数据帧后面包含着1024字节的数据部分；01是表示帧序号，FE是它的取反，再下一帧数据就是02 FD，以此类推；data[1024]表示存放着1024字节的文件数据；CRCH与CRCL是CRC16检验码的高8位与低8位。

如果文件数据的最后剩余的数据在128~1024之前，则还是使用STX的1024字节传输，但是剩余空间全部用0x1A填充，如下结构：

STX 01 FE data[1024] 1A 1A……… CRCH CRCL

有一种特殊的情况：如果文件大小小于等于128字节或者文件数据最后剩余的数据小于128字节，则YModem会选择SOH数据帧用128字节来传输数据，如果数据不满128字节，剩余的数据用0x1A填充这是数据帧的结构就变成了：

文件大小小于128字节：               SOH 01 FE data[ ] 1A ...1A CRCH CRCL

文件最后剩余数据小于128字节：  SOH 01 FE data[ ] 1A...1A CRCH CRCL

3.结束帧数据结构

YModem的结束帧数据也采用SOH的128字节数据帧，它的结构如下：

SOH 00 FF NUL[128] CRCH CRCL

结束帧同样以SOH开头，表示后面跟着128字节大小的数据；结束帧的帧序也认为是00 FF；结束帧的128字节的数据部分不存放任何信息，即NUL[128]全部用00填充。

4.文件传输过程

文件的传输过程，以具体的例子说明。把foo.c，大小为4196Byte（16进制为0x1064）的文件作为传输的对象，则它的传输过程如下：

 发送端                                                                            　　　　     　　　　接收端

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<        C

SOH 00 FF "foo.c" "1064'' NUL[118] CRC CRC >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<        ACK

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<        C

STX 01 FE data[1024] CRC CRC>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> >>>>>>>>

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<        ACK

STX 02 FD data[1024] CRC CRC>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<        ACK

STX 03 FC data[1024] CRC CRC>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<        ACK

STX 04 FB data[1024] CRC CRC>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<        ACK

SOH 05 FA data[100]  1A[28] CRC CRC>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<        ACK

EOT >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<        NAK

EOT>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<        ACK

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<        C

SOH 00 FF NUL[128] CRC CRC >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<        ACK

 

YModem的传输过程就是上面所示。但是上面传输过程中存在许多通信信号，它们的数值与意义如下表所示：

还是有几点需要说明：

1. EOT信号由发送端发送
2. CA中止传输信号也有发送端发送
3. C的含义在英文的数据手册上的意思有点难以理解，我个人理解成请求数据包，如开始传输的发送C请求起始帧数据，然后再发送C请求文件数据帧，最后有发送一次C请求结束帧！

5.CRC的计算

YModem的采用的是CRC16-CCITT欧洲版本的CRC校验，它的生成多项式为：x16+x12+x5+1，具体的CRC的计算算法见我的《CRC16校验的C代码实现》一文。

环境：

单片机：正点原子STM32F103ZET6开发板、正点原子STM32F429IGT6开发板

工具：STM32CubeMX 5.1；  Pack：stm32cube_fw_f4_v1240、STM32Cube_FW_F1_V1.7.0； SecureCRT 8.5.3

IDE：Keil_MDK 5.26.2

项目搭建（F429）：

使用cubemax 配置 CRC、USART2、LED1；

BootLoader的IAP文件移植：

在STM32Cube_FW_F4_V1.24.0\Projects\STM324x9I_EVAL\Applications\IAP\IAP_Main\Src目录中，将ymodem.c、menu.c、flash_if.c、common.c 及相关头文件一直到项目中。

修改main.c文件

• if ()
  
    {
  
      /* Execute the IAP driver in order to reprogram the Flash */
  
      FLASH_If_Init();
  
      /* Display main menu */
  
      Main_Menu ();
  
    }
  
    /* Keep the user application running */
  
    else
  
    {
  
      /* Test if user code is programmed starting from address "APPLICATION_ADDRESS" */
  
      if (((*(__IO uint32_t*)APPLICATION_ADDRESS) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
  
      {
  
        /* Jump to user application */
  
        JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (APPLICATION_ADDRESS + );
  
        JumpToApplication = (pFunction) JumpAddress;
  
        /* Initialize user application's Stack Pointer */
  
        __set_MSP(*(__IO uint32_t*) APPLICATION_ADDRESS);
  
        JumpToApplication();
  
      }
  
    }
  
    /* USER CODE END 2 */
  
    /* Infinite loop */
  
    /* USER CODE BEGIN WHILE */
  
    while ()
  
    {
  
      /* USER CODE END WHILE */
  
      /* USER CODE BEGIN 3 */
  
    }

  更改项目中的所有串口句柄：

• UART_HandleTypeDef huart2;

更改bin文件下载地址：在flash_if.h中将下载地址改为：0x08010000

• #define APPLICATION_ADDRESS   (uint32_t)0x08010000 

APP文件修改

1、更改下载地址和文件大小，APP的起始地址 = BootLoader起始地址 + BootLoader的文件大小

2、更改中断向量偏移地址（system_stm32f4xx.c），中断向量偏移地址 = APP的起始地址

实验验证：

开机界面如下图所示：

输入数字1（界面不会回显数字），提示下载程序，如果长时间未下载，则会打印‘C’，这是因为Ymodem协议，在等待接收数据；

将文件以Ymodem协议发送成功后，会显示文件名、文件大小等提示信息，并且重新进入到Main Menu 菜单界面

输入数字 3 后，提示程序开始运行

总结

app的运行地址 = BootLoader运行地址 + BootLoader大小；

BootLoader跳转时，需关闭所有外设；

程序软复位函数：HAL_NVIC_SystemReset（），实现程序的复位；

stm32f103源码链接：https://download.csdn.net/download/fanrwx/11092371

stm32f429源码链接：https://download.csdn.net/download/fanrwx/11092205