基于Xmodem协议STM32Booloader设计_开题报告

单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。小到遥电子玩具，大到航空航天技术等电子行业都有单片机应用的影子。单片机技术已经渗透到各个领域，且与人们的日常生活密不可分，给人们生活和工业生产带来极大方便。单片机的功能强大，从信号采集、处理到传输都能由单片机来完成。单片机的技术进步反映在内部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工艺上。在这几方面，较为典型地说明了数字单片机的水平。在目前，用户对单片机的需要越来越多，但是，要求也越来越高。在单片机应用中，可靠性是首要因素为了扩大单片机的应用范围和领域，提高单片机自身的可靠性是一种有效方法。

单片机的运行都需要程序的支持，而程序需要编程人员编写并通过下载工具来下载到单片机内部，但是随着科技进步和客户需求，程序无法满足当前需求，需要升级和不断改进。单片机系统传统的编程方式是将单片机先从电路板上取下,放入专用的编程器进行编程,再放入电路板进行调试。其缺点是频繁的拔插器件容易损坏器件的引脚；如果频繁的调试程序，必须重复拔插，大大降低了开发效率。这样无需编程器就可进行单片机的实验和开发，单片机器件可直接焊接到电路板上，调试结束即为成品，免去调试时由于频繁插入取出对器件和电路板造成的损坏和带来的不便。ISP可降低研发成本;缩短从设计、制造到现场调试的时间，简化生产流程，大大提高工作效率;在试验新品或学生试验等常需用不同的程序调试器件的场合中，在线编程技术尤为重要。

但对于一些特殊场合需要，例如设备在很高的位置，温度高的场所，或者防爆箱内等许多很难把程序直接下载到电路板的地方，系统程序升级显得尤为困难，需要派技术人员到现场,用各种工具把设备外壳拆卸，用代码烧写工具在设备现场完成代码的升级工作,这样做的缺点是过程复杂，耗费更多的时间和成本,效率低下，而且危险,给软件的更新和维护带来了难度。在线应用编程（IAP）技术也就应运而生，IAP是用户自己的程序在运行过程中对User Flash的部分区域进行烧写，目的是为了在产品发布后可以方便地通过预留的通信口对产品中的固件程序进行更新升级。但是因为传输距离较远，现场的情况复杂，加上各种干扰因素存在，纯粹的这种升级方式容易出现丢包、数据出错等致命问题，所以传输过程中会假如一些协议规约，数据校验使得传输的可靠性大大增强。，来达到程序较远距离的可靠升级具有一定意义。

随着嵌入式系统不断发展，嵌入式系统的硬件多样性问题日渐突出。 BootLoader作为操作系统向硬件平台加载启动的功能部件，其对硬件平台兼容性的支持直接影响了嵌入式系统的开放性。因此为嵌入式系统建立开放的 BootLoader就成为嵌入式技术研究的一个重要课题。

最近研究了下IAP bootloader的实现方法,这在产品设计中是非常有用的。所谓IAP就是在线应用编程，可以用于远程程序升级。比如我们设计了一个产品，使用较为复杂的工艺被封装在精美的外壳中，或者被用于偏远的场景，如果在使用过程中需要修改程序，使用烧写器烧写是非常麻烦的，费时费力。真正的工业产品几乎都会有自己的bootloader。

    其实，实现自己的bootloader在原理上并不复杂，就是通过MCU的接口把外部新的程序文件烧写到其内部的flash中，然后去运行新程序。以前怎么也没想过如何在同一个flash里面运行毫无关系的两个程序，bootloader就可以实现。

在线编程目前有两种实现方法：在系统编程（ISP）和在应用编程（IAP）。ISP一般是通过单片机专用的串行口对内部的整个Flash存储器进行编程,而IAP技术是从结构上将Flash存储器分为两个部分,当运行一个存储体上的用户程序时,可对另一个存储体重新编程,之后将控制从一个存储体转向另一个。而IAP的实现更加灵活：通常可利用单片机的串口，网口，USB等接口在线编程，从而实现代码的远程升级。 

有些用户希望产品在实际应用期间能够通过某种远程通信方式自动地更新程序内容，显然ISP已经无法满足这样的需求了。新出现的IAP烧录方式为程序的自我更新提供了有效手段。单片机内部的Flash存储器保存有用户的程序代码，这些代码在正常运行期间是不能被修改的。但是有了IAP，用户程序就能够根据需要（满足某种条件）自行修改部分甚至全部程序代码。新的程序代码可能是程序在运行过程中自动生成的，也可能来自于远程设备。

　  

二、^范文提纲

一 系统概述

（一）设计背景

（二）设计目的

（三）设计功能

二 总体设计方案

（一） Bootloader实现原理

（二）通讯方案

（三）升级方案

1．STM32运行流程

2．文件传输协议

三 系统硬件设计

（一）STM32最小系统

（二）电源电路

（三） 时钟和复位电路

（四） 下载调试接口

（五）通讯电路

四 系统软件设计

（一） 系统整体流程

（二） Xmodem协议

（三）STM32 Bootloader设计

1.程序起始地址设置

2.中断向量表的偏移量设置

3.*.bin文件生成

五 调试

六 结论

三、参考文献

[1] 李宁.《基于MDK的STM32处理器开发应用》.北京航空航天大学出版社,2008.

[2] 邱关源.《电路》高等教育出版社,2005.4.

[3] 康华光.《电子技术基础》 模拟部分(第四版).高等教育出版社, 2004.4.

[4] M.Morris Mano 《Digital Design》Higher EducationPress 2002

[5] 李朝青.《PC机及单片机数据通信技术》.北京航空航天大学出版社, 2000.

[6] 黄友锐等.《单片机原理及应用》.合肥工业大学出版社,2006.11.

[7] 潘永雄.《新编单片机原理与应用》.西安电子科技大学出版社,2003.2.

[8] 朱定华.《单片微机原理及接口技术实验》.北方交通大学出版社,2002.11.

[9] 付家才.《单片机控制工程实践技术》.化学工业出版社,2004.5.

[10] Yeager Brent.《How to troubleshoot your electronic scale》[J].. Powder and Bulk Engineering. 1995