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在STM32启动文件中加入版本号

已定时 已固定 已锁定 已移动 Maxwell1905's Blog
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9 帖子 2 发布者 140 浏览
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  • sky-littlestarS 离线
    sky-littlestarS 离线
    sky-littlestar
    写于 最后由 编辑
    #1
     我们平时在单片机上编写程序,生成固件的时候,一般都会在固件里面添加版本号信息,方便下一次修改或者进行OTA升级。目前,写入固件版本号信息主要有以下两种方法,一种是通过使用关键字attribute,在编译阶段,把固件版本号固定到flash中(注意:attribute是GNU编译器特有的,我在MDK上能实现,但是在微软的Visual stido发现是实现不了的)。另外一种方法是,通过在开机后,读写flash,对flash解锁,随后写入相关信息,然后再给flash上锁,完成一次固件信息的固化。但是,今天我想要介绍第三种方法,即是通过在STM32启动文件中,直接在保留的字节里加入版本号信息,方便又快捷,下面我们详细来对比以下四种方法的优劣之处。
    首先,第一种方法,通过关键字attribute在固件中添加相关信息,其具体语法如下,const uint32_t fw_version __attribute((at(address))=XX; 
    由于信息是固化在flash里面,其属于非易失性的ROM,而且我们在程序运行过程中也不会去修改固件标记,所以加上const关键字,fw_version代表你要写进去的版本号,address代表你要写入的地址位置,例如,我要在0x08000010处写入我的版本号位1.0.0,我们可以这样写,const uint32_t fw_version __attribute((at(address))=100;下面我们可以看看运行效果, 我的芯片是STM32-F103ZET6,首先,先看看不烧录固件地址的程序运行状况,方便对比。
    

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    此时程序运行正常,在右侧的flash中,0x08000000是栈顶指针,0x08000004是PC指针,后面依次是启动文件中规定的中断地址,程序没有问题。flash中的中断地址比函数的地址+1是由于Thumb-2指令集要求跳转地址的最低有效位(LSB)必须是1,所以其记录的地址会加1,程序烧录后,能正常运行。此时,我们尝试使用attribute将相关固件信息,固定在指定地址,我们再打开map表和查看flash上的信息,发现上面的地址信息会乱掉,程序启动后,进入死机状态。
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    观察FLASH上的数据我们可以发现,0x08000010处成功地写入100,证明我们的写入是有效的,但是,我们细心观察可以发现,在0x8000000和0x08000000处已经不是程序PC指针跳转地址和栈顶地址了,程序无法正常启动,观察左侧LR寄存器,0xFFFFFFF9进入硬件错误,证明通过这种写法去写入固件信息是不可行的。我们再看看map表,固件信息前面都是一些C的库函数,而中断信息已经不见了,反而放在0x08001000的后面,9792abc0-28fa-42c3-a005-5f78d68e500a-image.png
    由于,在地址的前面处加入,会导致flash上烧录的信息错乱,所以我们只能尝试在flash的后面加入,以致于其不影响其他函数烧录到相应的flash地址,我尝试在0x0800FFF0处写入,
    const uint32_t fw_version __attribute((at(0x0800FFF0)))=100; 此时,程序能正常运行,也成功在固定地址写入,但是我们观察flash可以发现,写入地址前面的数据也受到影响,单片机上的flash在没写入的状态下,一律初始化为FF,现在,都是00,证明使用这个方法,会导致一个扇区的浪费,所以使用attribute+固定地址并不是一个好的方法。
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    我们还可以使用另外一种方法写入固件信息,STM32单片机内部是norflash,所以我们可以按字节去寻址写入,非常方便,而不必像NANDFLASH那样去,先进行页擦除,再进行页写入,整个过程比较耗费时间,对系统的实时性有一定的影响。但是由于FLASH具有只能从1写到0的特性,而不能从1写道0,所以,我们写入相应的区域地址时,依然需要校验当前写入区域是否全为0XFF,如果不是全为0XFF,我们依然需要进行扇区擦除,为之后的写入作准备。下面我们进行简单的演示。
    首先,先进行Flash上面的数据读取,函数实现如下:
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    将两个8位数据凑成一个半字的数据,然后写入,其中STM32_PAGE_SIZE宏定义为2048,这个根据芯片的FLASH每一页大小确定
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    最后发现,FLASH上成功写入数据。
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    但是使用该办法,无法利用中断区域没有利用的保留字空间,因为程序运行中,会发生各种中断,如果对中断向量表的区域进行擦写,这是不被允许的,所以虽然使用Flash擦写的方式能够精确到每一个地址,不用造成扇区浪费,但还是无法利用中断向量表的保留字空间,而且,此办法,需要编写相应的FLASH擦写程序,也比较费时费力。
    于是,我们可以利用分散加载技术,通过将我们定义的段固定到指定的地址,指定其大小,随后我们再往段里面写入的相应的数据,我们即可在编译的时候,将数据擦写到固定的位置。这样的方法,比通过程序进行写Flash要简单,也是通过编译时的烧录算法,直接将变量烧写到指定位置,但是由于单片机一开始就已经指定了头部存放的中断变量,跳转地址等信息,没办法在这些空间加入新的段,所以也只能在没有使用过的空间指定地址,但是分段后有一个好处,就是分段后再使用attribute与直接使用attribute相比,可以精准地在相关地址写入变量信息,而不必对扇区的其他位置造成影响,节约了空间。我们可以看一看运行效果。
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    但是以上三种方法依然无法实现我们使用启动文件保留字空间的办法,最后,我请教了硬汉嵌入式论坛的大佬,通过总结发现,中断向量表中,其位置存储的就是函数的执行地址,也即是函数名直接被翻译为地址存储了,那我们不用通过翻译,直接把数字写进去,可不可以呢,我们实践了一下,最后惊喜的发现,是可以的。下面我们可以看一下效果。
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    踏破铁鞋无觅处,得来全不费功夫。虽然大费周章,最后发现仅需要通过在启动文件直接添加相关变量即可,但是这次的研究过程也带来不少收获,希望各位大佬共同研究。

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    • sunrisepeakS 离线
      sunrisepeakS 离线
      sunrisepeak d2learn-dev
      写于 最后由 编辑
      #2

      实际使用最多的也是放终端向量表中吗, 这种OTA升级程序 一般是固件自己直接替换自己呢 还是升级程序和固件分开。或者说这里的OTA升级指的是非固件程序啊

      sky-littlestarS 1 条回复 最后回复
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      • sky-littlestarS 离线
        sky-littlestarS 离线
        sky-littlestar
        写于 最后由 编辑
        #3

        实际使用中一般会在ROM里面专门划分一个区域存放固件参数,包括版本号,配置特性等等,而且会对参数做一个备份,毕竟Flash的擦除,更新不是原子操作,如果在FLASH的刚好擦除,更新版本号的过程中断电了,那就没有办法知道版本号了,影响到校验工作,设备就变成砖头了,目前比较主流的OTA方法是,一个BOOTLOADER,两个或着3个APP区域,bootloader用于校验或者引导,1个APP区代表当前的运行域,1个APP区代表旧的APP,算是备份,用于安全作用或者回退,还有1个APP区域用于下载新的APP固件,在受到OTA升级指令后,会引导新的APP下载到APP新区域,然后,重启机器,bootloader会检查是否有新的版本号APP区域,如果有,会直接将新的APP区域覆写到APP运行域,覆写完成后,bootloader跳转到APP运行域,然后就运行新的APP程序了

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        1
        • sky-littlestarS 离线
          sky-littlestarS 离线
          sky-littlestar
          在 回复了 sunrisepeak 最后由 编辑
          #4

          @sunrisepeak 但是如果将版本号,直接放在中断向量表的好处是,操作比较简单,而且是在启动文件里,一开机上电,就可以立刻知道版本号,我看过一些案例,由于电路设计的时候运行不稳定,如果开机要初始化太多外设,就很容易死机重启,这时候直接放版本好在这里,对于功耗的需求,也没有那么高

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          • sky-littlestarS 离线
            sky-littlestarS 离线
            sky-littlestar
            写于 最后由 编辑
            #5

            最近嵌入式+AI这个领域比较火,UP对这个领域感兴趣吗?有研究过这方面吗?

            sunrisepeakS 1 条回复 最后回复
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            • sunrisepeakS 离线
              sunrisepeakS 离线
              sunrisepeak d2learn-dev
              在 回复了 sky-littlestar 最后由 编辑
              #6

              @sky-littlestar OTA固件下载是和实际app分开的, OTA固件本身应该只能通过手动升级吧 还是说也能OTA呢 或者 一般app和ota程序都统一视为 app 方式的进行升级更新

              sky-littlestarS 1 条回复 最后回复
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              • sunrisepeakS 离线
                sunrisepeakS 离线
                sunrisepeak d2learn-dev
                在 回复了 sky-littlestar 最后由 编辑
                #7

                @sky-littlestar 这个确实比较火 但具体没有研究过。不知道是用一些小模型放到本地 还是直接用大模块api。好像字节有个相关的 AI玩具之类的产品在试水

                sky-littlestarS 1 条回复 最后回复
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                • sky-littlestarS 离线
                  sky-littlestarS 离线
                  sky-littlestar
                  在 回复了 sunrisepeak 最后由 编辑
                  #8

                  @sunrisepeak 在 在STM32启动文件中加入版本号 中说:

                  @sky-littlestar OTA固件下载是和实际app分开的, OTA固件本身应该只能通过手动升级吧 还是说也能OTA呢 或者 一般app和ota程序都统一视为 app 方式的进行升级更新

                  OTA程序放在APP里面,也是可以进行更新的

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                  • sky-littlestarS 离线
                    sky-littlestarS 离线
                    sky-littlestar
                    在 回复了 sunrisepeak 最后由 编辑
                    #9

                    @sunrisepeak UP主可以看看乐鑫董办那个公众号,它的视频号里面有乐鑫科技参加字节火山引擎发布会的视频,算是对AI+潮玩理解比较深的,可能这个是一个切入点,以后这方面的延伸应该很多。

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