应用笔记
使用USART实现STM32F40x/STM32F41x的IAP
1 前言 对于大多数基于Flash的系统而言，在最终产品中安装之后，能够对固件进行更新，这一点非常重要。
这一功能被称为在应用中编程(IAP)。
此应用笔记的目的就是为创建IAP应用程序提供通用准则。
STM32F4xx微控制器能够运行用户指定的固件，从而执行微处理器内置Flash的IAP。
借助这一特性，在重新编程过程中可以使用任意类型的通信协议。
本应用笔记以USART为例进行说明。
2011年10月 文档ID022104版本
1 1/11 目录 目录 AN3965
1 前言.......................................................1
2 IAP概述...................................................3 2.1原理......................................................3 2.2IAP驱动程序说明............................................3
3 运行IAP驱动程序............................................5 3.1超级终端配置...............................................5 3.2执行IAP驱动程序...........................................5
4 IAP驱动程序菜单............................................6 4.1将映像下载到内部Flash中....................................6 4.2从内部Flash上传映像........................................7 4.3执行新程序.................................................7 4.4禁止写保护.................................................7
5 STM32F4xxIAP实现总结.....................................8
6 用户程序应满足的条件........................................9
7 版本历史..................................................10 2/11 文档ID022104版本
1 AN3965
2 IAP概述 STM32F4xx器件可在意法半导体的STM324xG-EVAL评估板上实现。
IAP概述 2.1 原理 应使用所选的开发工具通过JTAG/SWD接口，或使用系统存储区中工厂内置的自举程序将IAP驱动程序编程到Flash的基址。
IAP驱动程序使用USART执行以下操作：●从超级终端将二进制文件下载到STM32F4xx内部Flash中。
●将STM32F4xx的内部Flash内容（从指定的用户应用程序地址开始）上传到二进制文 件中。
●执行用户程序。
2.2 IAP驱动程序说明 IAP驱动程序包含下列源文件： ●main.c：在此文件中对USART进行初始化并配置RCC。
然后通过menu.c文件执行主菜单。
●menu.c：包含主菜单例程。
主菜单提供了多种操作选项，包括下载新的二进制文件，上传内部Flash，执行已加载的二进制文件，去除将要被加载二进制文件页的写保护（如果这些页面被写保护）。
●flash_if.c：包含内部Flash的写入、擦除和禁止写保护功能。
●mon.c：包含从/向USART外设读取/写入相关功能●ymodem.c：使用YMODEM协议从/向超级终端应用程序接收/发送数据(a)。
如果接收数 据时出现故障，则显示错误消息“接收文件失败”。
如果成功接收数据，则将该数据编程到内部Flash的相应地址中。
然后对内部RAM内容与内部Flash内容进行比较，以验证数据是否完整。
如果数据存在不一致的情况，则显示错误消息“验证失败”。
如果映像文件大小超过允许的存储空间，或用户中止任务时，还会显示其它错误消息。
●STM32F4xx标准外设库。
用户可以按下连接到引脚的按钮来选择是执行用户应用程序，还是执行IAP重新编程：●复位时不按按钮：切换到用户应用程序。
●复位时按下按钮：显示IAP主菜单。
有关STM324xG-EVAL板上用于进入IAP模式的按钮的详细信息，请参见表1：STM32F4xxIAP的实现。
IAP流程图如图1所示。
a.Ymodem协议以1024字节块的形式发送数据。
在传送到STM32F4xx内部RAM的这些数据块中执行错误校验，以比较传送的数据和接收的数据。
未成功接收的数据块通过NAK（否定应答）应答。
有关Ymodem协议的详细信息，请参见现有文档。
文档ID022104版本
1 3/11 10 IAP概述图
1. IAP驱动程序流程图 ᓔྟ ᣝϟᣝ䪂˛৺ᰃ ߱ྟ࣪86$57ᰒ⼎,$3Џ㦰ऩ ϟ䕑ǃϞӴǃߛᤶপ⍜ֱݭᡸ AN3965 ϟ䕑ᬊѠ䖯ࠊ᭛ӊ ৺៤ࡳ ᰃᇍ)ODVK㓪 ϞӴ থ䗕఼ӊݙ䚼)ODVKⱘڣ ৺ ᠔᭄᳝ഛᏆ ᰃ ৺ ៤ࡳ ᰃ ៤ࡳ㓪˛ )ODVKֱݭᡸߛᤶࠄ⫼᠋ᑣ প⍜ֱݭᡸ ਃࡼ䗝乍ᄫ㡖ࡴ䕑 ߛᤶࠄ⫼᠋ᑣ ⫼᠋ᑨ⫼ᑣ 䕃ӊ ᰒ⼎ᬊⱘ᭛ӊⱘৡ⿄ᇣ ᰒ⼎䫭䇃⍜ᙃĀ偠䆕༅䋹ā ᰒ⼎䫭䇃⍜ᙃĀᬊ᭛ӊ༅䋹ā ᰒ⼎䫭䇃⍜ᙃĀথ⫳䫭䇃ā DL
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1 AN3965
3 运行IAP驱动程序 运行IAP驱动程序 3.1 超级终端配置 要使用IAP，用户的PC必须能够运行超级终端或其它支持ymodem协议的终端程序。
本文档中使用超级终端。
图2给出了超级终端的配置。
图
2. COM端口属性 注： 使用波特率值115200bps进行举例说明。
选择系统时钟频率时，必须要小心。
为了能顺利通过USART进行通信，最终应用中的系统时钟频率必须保证能够产生115200bps的波特率。
3.2 执行IAP驱动程序 例如，在本应用笔记中，按下连接到引脚的按钮可以启动IAP驱动程序。
在复位时按下按钮，用户可运行IAP驱动程序以重写编程STM32F4xx的内部Flash。
当然，不一定要使用按钮，用户还可以对该引脚施加相当于有效电平的信号。
请参见表1：STM32F4xxIAP的实现。
文档ID022104版本
1 5/11 10 IAP驱动程序菜单
4 IAP驱动程序菜单 运行IAP时，超级终端窗口中显示以下菜单。
图
3. STM32F4xxFlash未设置写保护时的IAP驱动程序菜单 AN3965 4.1 将映像下载到内部Flash中 要通过超级终端将二进制文件下载到STM32F4xx的内部Flash中，请按以下步骤操作：
1.按下键盘上的数字
1，选择DownloadImageTotheSTM32F4xxInternalFlash（将 映像下载到STM32F4xx的内部Flash中）菜单。
2.选择Transfer（传输）菜单中的SendFile（发送文件）。
3.在Filename（文件名）字段中，键入要下载的二进制文件的文件名和路径。
4.从协议列表中选择Ymodem协议。
5.单击Send（发送）按钮。
通过以上操作，IAP驱动程序将二进制文件从指定的基址载入到STM32F4xx的内部Flash中，并在超级终端窗口中显示二进制文件的名称和大小。
有关基址设置的详细信息，请参见第6章：用户程序应满足的条件。
6/11 文档ID022104版本
1 AN3965 IAP驱动程序菜单 4.2 从内部Flash上传映像 要上传内部Flash从用户应用程序地址开始的内容时，请按以下步骤操作：
1.在键盘上按下数字
2，选择UploadimagefromtheSTM32F4xxinternalFlash（从 STM32F4xx的内部Flash上传映像）菜单。
2.选择Transfer（传输）菜单中的ReceiveFile（接收文件）。
3.选择二进制文件的保存目录。
4.从协议列表中选择Ymodem协议。
5.单击Receive（接收）按钮。
4.3 执行新程序 加载新程序后，按下键盘上的数字
3，选择ExecuteTheNewProgram（执行新程序）菜单，执行程序代码。
4.4 禁止写保护 IAP启动时，会检查要加载用户程序的Flash页面，看是否设置了写保护。
如果设置了写保护，会出现图4所示的菜单。
图
4. STM32F4xxFlash设置了写保护时的IAP驱动程序菜单 注： 下载新程序之前，必须禁止写保护。
为此，请按下键盘上的数字4（Disablethewriteprotection（禁止写保护））。
禁止写保护并复位系统以重载新选择的字节值。
通过复位恢复系统后，如果按下按键按钮，则显示图3所示的菜单。
本应用程序不支持读保护，因此用户必须验证Flash未设置读保护。
文档ID022104版本
1 7/11 10 STM32F4xxIAP实现总结
5 STM32F4xxIAP实现总结 AN3965 表1总结了STM32F4xxIAP的实现情况。
表
1. STM32F4xxIAP的实现 平台 实现 配置 IAP程序从0x8000000开始。
从Flash执行Flash例程（编程/ 擦除）。
0扇区 此程序大小约为8KB，且编程到： 固件 用户应用程序（通过IAP下载的映像）从地址0x8004000 开始
(1) 1008KB 要加载的映像的最大大小为： （1扇区-11扇区） 使用IAP从STM32F4xx的内部Flash上传的映像。
要上传1008KB 的映像大小为： （1扇区-11扇区） 按钮（有效电平：高）硬件 使用的USART 按键按钮连接到PG15引脚 USART3
1.用户应用程序位置地址在flash_if.h文件中的定义如下：#defineAPPLICATION_ADDRESS0x8004000。
要修改该地址，请将默认值改为所需的值。
STM32F4xxIAP软件包包括：●IAP程序的源文件和预配置项目（在Project\STM32F4xx_IAP目录下）●组成应用程序的源文件和预配置项目（在Project\STM32F4xx_IAP\binary_template目 录下），应用程序将使用IAP载入Flash。
此软件包中提供的readme.txt文件分步介绍了如何执行此IAP应用程序。
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1 AN3965
6 用户程序应满足的条件 用户程序应满足的条件 使用IAP载入Flash的用户应用程序应该使用以下配置设置进行构建：
1.使用工具链接器文件将程序加载地址设为0x08004000。
2.使用misc.h/.c驱动程序（在STM32F4xx_StdPeriph_Driver\inc目录下）中的“NVIC_SetVectorTable”功能，或通过修改system_stm32f4xx.c文件中定义的“VECT_TAB_OFFSET”常数值，将向量表重定位在地址0x08004000处。
预配置项目中提供了要使用IAP应用程序加载的应用程序示例。
图
5. Flash的用法 ))OODDVVKK催催ഄഄഔഔ ))OODDVVKK ⫼⫼᠋᠋ҷҷⷕⷕ [[[[))))))[[ 䞣䞣㸼㸼,,$$33ҷҷⷕⷕ䞣䞣㸼㸼
1.STM32F4xx器件的Flash高地址为0x080FFFFF。
00 900 9 文档ID022104版本
1 9/11 10 版本历史
7 版本历史 表
2. 文档版本历史 日期 版本 变更 2011年10月12日1初始版本。
AN3965 10/11 文档ID022104版本
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该翻译也许不是对本文档最新版本的翻译，如有任何不同，以最新版本的英文原版文档为准。
本文档中信息的提供仅与ST产品有关。
意法半导体公司及其子公司（“ST”）保留随时对本文档及本文所述产品与服务进行变更、更正、修改或改进的权利，恕不另行通知。
所有ST产品均根据ST的销售条款出售。
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意法半导体的产品不得应用于武器。
此外，意法半导体产品也不是为下列用途而设计并不得应用于下列用途：（A）对安全性有特别要求的应用，例
如，生命支持、主动植入设备或对产品功能安全有要求的系统；（B）航空应用；（C）汽车应用或汽车环境，且/或（D）航天应用或航天环境。
如果意法半导体产品不是为前述应用设计的，而采购商擅自将其用于前述应用，即使采购商向意法半导体发出了书面通知，采购商仍将独自承担因此而导致的任何风险，意法半导体的产品设计规格明确指定的汽车、汽车安全或医疗工业领域专用产品除外。
根据相关政府主管部门的规定，ESCC、QML或JAN正式认证产品适用于航天应用。
经销的ST产品如有不同于本文档中提出的声明和/或技术特点的规定，将立即导致ST针对本文所述ST产品或服务授予的任何保证失效，并且不应以任何形式造成或扩大ST的任何责任。
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1 前言 对于大多数基于Flash的系统而言，在最终产品中安装之后，能够对固件进行更新，这一点非常重要。
这一功能被称为在应用中编程(IAP)。
此应用笔记的目的就是为创建IAP应用程序提供通用准则。
STM32F4xx微控制器能够运行用户指定的固件，从而执行微处理器内置Flash的IAP。
借助这一特性，在重新编程过程中可以使用任意类型的通信协议。
本应用笔记以USART为例进行说明。
2011年10月 文档ID022104版本
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1 前言.......................................................1
2 IAP概述...................................................3 2.1原理......................................................3 2.2IAP驱动程序说明............................................3
3 运行IAP驱动程序............................................5 3.1超级终端配置...............................................5 3.2执行IAP驱动程序...........................................5
4 IAP驱动程序菜单............................................6 4.1将映像下载到内部Flash中....................................6 4.2从内部Flash上传映像........................................7 4.3执行新程序.................................................7 4.4禁止写保护.................................................7
5 STM32F4xxIAP实现总结.....................................8
6 用户程序应满足的条件........................................9
7 版本历史..................................................10 2/11 文档ID022104版本
1 AN3965
2 IAP概述 STM32F4xx器件可在意法半导体的STM324xG-EVAL评估板上实现。
IAP概述 2.1 原理 应使用所选的开发工具通过JTAG/SWD接口，或使用系统存储区中工厂内置的自举程序将IAP驱动程序编程到Flash的基址。
IAP驱动程序使用USART执行以下操作：●从超级终端将二进制文件下载到STM32F4xx内部Flash中。
●将STM32F4xx的内部Flash内容（从指定的用户应用程序地址开始）上传到二进制文 件中。
●执行用户程序。
2.2 IAP驱动程序说明 IAP驱动程序包含下列源文件： ●main.c：在此文件中对USART进行初始化并配置RCC。
然后通过menu.c文件执行主菜单。
●menu.c：包含主菜单例程。
主菜单提供了多种操作选项，包括下载新的二进制文件，上传内部Flash，执行已加载的二进制文件，去除将要被加载二进制文件页的写保护（如果这些页面被写保护）。
●flash_if.c：包含内部Flash的写入、擦除和禁止写保护功能。
●mon.c：包含从/向USART外设读取/写入相关功能●ymodem.c：使用YMODEM协议从/向超级终端应用程序接收/发送数据(a)。
如果接收数 据时出现故障，则显示错误消息“接收文件失败”。
如果成功接收数据，则将该数据编程到内部Flash的相应地址中。
然后对内部RAM内容与内部Flash内容进行比较，以验证数据是否完整。
如果数据存在不一致的情况，则显示错误消息“验证失败”。
如果映像文件大小超过允许的存储空间，或用户中止任务时，还会显示其它错误消息。
●STM32F4xx标准外设库。
用户可以按下连接到引脚的按钮来选择是执行用户应用程序，还是执行IAP重新编程：●复位时不按按钮：切换到用户应用程序。
●复位时按下按钮：显示IAP主菜单。
有关STM324xG-EVAL板上用于进入IAP模式的按钮的详细信息，请参见表1：STM32F4xxIAP的实现。
IAP流程图如图1所示。
a.Ymodem协议以1024字节块的形式发送数据。
在传送到STM32F4xx内部RAM的这些数据块中执行错误校验，以比较传送的数据和接收的数据。
未成功接收的数据块通过NAK（否定应答）应答。
有关Ymodem协议的详细信息，请参见现有文档。
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1 3/11 10 IAP概述图
1. IAP驱动程序流程图 ᓔྟ ᣝϟᣝ䪂˛৺ᰃ ߱ྟ࣪86$57ᰒ⼎,$3Џ㦰ऩ ϟ䕑ǃϞӴǃߛᤶপ⍜ֱݭᡸ AN3965 ϟ䕑ᬊѠ䖯ࠊ᭛ӊ ৺៤ࡳ ᰃᇍ)ODVK㓪 ϞӴ থ䗕఼ӊݙ䚼)ODVKⱘڣ ৺ ᠔᭄᳝ഛᏆ ᰃ ৺ ៤ࡳ ᰃ ៤ࡳ㓪˛ )ODVKֱݭᡸߛᤶࠄ⫼᠋ᑣ প⍜ֱݭᡸ ਃࡼ䗝乍ᄫ㡖ࡴ䕑 ߛᤶࠄ⫼᠋ᑣ ⫼᠋ᑨ⫼ᑣ 䕃ӊ ᰒ⼎ᬊⱘ᭛ӊⱘৡ⿄ᇣ ᰒ⼎䫭䇃⍜ᙃĀ偠䆕༅䋹ā ᰒ⼎䫭䇃⍜ᙃĀᬊ᭛ӊ༅䋹ā ᰒ⼎䫭䇃⍜ᙃĀথ⫳䫭䇃ā DL
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3 运行IAP驱动程序 运行IAP驱动程序 3.1 超级终端配置 要使用IAP，用户的PC必须能够运行超级终端或其它支持ymodem协议的终端程序。
本文档中使用超级终端。
图2给出了超级终端的配置。
图
2. COM端口属性 注： 使用波特率值115200bps进行举例说明。
选择系统时钟频率时，必须要小心。
为了能顺利通过USART进行通信，最终应用中的系统时钟频率必须保证能够产生115200bps的波特率。
3.2 执行IAP驱动程序 例如，在本应用笔记中，按下连接到引脚的按钮可以启动IAP驱动程序。
在复位时按下按钮，用户可运行IAP驱动程序以重写编程STM32F4xx的内部Flash。
当然，不一定要使用按钮，用户还可以对该引脚施加相当于有效电平的信号。
请参见表1：STM32F4xxIAP的实现。
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1 5/11 10 IAP驱动程序菜单
4 IAP驱动程序菜单 运行IAP时，超级终端窗口中显示以下菜单。
图
3. STM32F4xxFlash未设置写保护时的IAP驱动程序菜单 AN3965 4.1 将映像下载到内部Flash中 要通过超级终端将二进制文件下载到STM32F4xx的内部Flash中，请按以下步骤操作：
1.按下键盘上的数字
1，选择DownloadImageTotheSTM32F4xxInternalFlash（将 映像下载到STM32F4xx的内部Flash中）菜单。
2.选择Transfer（传输）菜单中的SendFile（发送文件）。
3.在Filename（文件名）字段中，键入要下载的二进制文件的文件名和路径。
4.从协议列表中选择Ymodem协议。
5.单击Send（发送）按钮。
通过以上操作，IAP驱动程序将二进制文件从指定的基址载入到STM32F4xx的内部Flash中，并在超级终端窗口中显示二进制文件的名称和大小。
有关基址设置的详细信息，请参见第6章：用户程序应满足的条件。
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1 AN3965 IAP驱动程序菜单 4.2 从内部Flash上传映像 要上传内部Flash从用户应用程序地址开始的内容时，请按以下步骤操作：
1.在键盘上按下数字
2，选择UploadimagefromtheSTM32F4xxinternalFlash（从 STM32F4xx的内部Flash上传映像）菜单。
2.选择Transfer（传输）菜单中的ReceiveFile（接收文件）。
3.选择二进制文件的保存目录。
4.从协议列表中选择Ymodem协议。
5.单击Receive（接收）按钮。
4.3 执行新程序 加载新程序后，按下键盘上的数字
3，选择ExecuteTheNewProgram（执行新程序）菜单，执行程序代码。
4.4 禁止写保护 IAP启动时，会检查要加载用户程序的Flash页面，看是否设置了写保护。
如果设置了写保护，会出现图4所示的菜单。
图
4. STM32F4xxFlash设置了写保护时的IAP驱动程序菜单 注： 下载新程序之前，必须禁止写保护。
为此，请按下键盘上的数字4（Disablethewriteprotection（禁止写保护））。
禁止写保护并复位系统以重载新选择的字节值。
通过复位恢复系统后，如果按下按键按钮，则显示图3所示的菜单。
本应用程序不支持读保护，因此用户必须验证Flash未设置读保护。
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1 7/11 10 STM32F4xxIAP实现总结
5 STM32F4xxIAP实现总结 AN3965 表1总结了STM32F4xxIAP的实现情况。
表
1. STM32F4xxIAP的实现 平台 实现 配置 IAP程序从0x8000000开始。
从Flash执行Flash例程（编程/ 擦除）。
0扇区 此程序大小约为8KB，且编程到： 固件 用户应用程序（通过IAP下载的映像）从地址0x8004000 开始
(1) 1008KB 要加载的映像的最大大小为： （1扇区-11扇区） 使用IAP从STM32F4xx的内部Flash上传的映像。
要上传1008KB 的映像大小为： （1扇区-11扇区） 按钮（有效电平：高）硬件 使用的USART 按键按钮连接到PG15引脚 USART3
1.用户应用程序位置地址在flash_if.h文件中的定义如下：#defineAPPLICATION_ADDRESS0x8004000。
要修改该地址，请将默认值改为所需的值。
STM32F4xxIAP软件包包括：●IAP程序的源文件和预配置项目（在Project\STM32F4xx_IAP目录下）●组成应用程序的源文件和预配置项目（在Project\STM32F4xx_IAP\binary_template目 录下），应用程序将使用IAP载入Flash。
此软件包中提供的readme.txt文件分步介绍了如何执行此IAP应用程序。
8/11 文档ID022104版本
1 AN3965
6 用户程序应满足的条件 用户程序应满足的条件 使用IAP载入Flash的用户应用程序应该使用以下配置设置进行构建：
1.使用工具链接器文件将程序加载地址设为0x08004000。
2.使用misc.h/.c驱动程序（在STM32F4xx_StdPeriph_Driver\inc目录下）中的“NVIC_SetVectorTable”功能，或通过修改system_stm32f4xx.c文件中定义的“VECT_TAB_OFFSET”常数值，将向量表重定位在地址0x08004000处。
预配置项目中提供了要使用IAP应用程序加载的应用程序示例。
图
5. Flash的用法 ))OODDVVKK催催ഄഄഔഔ ))OODDVVKK ⫼⫼᠋᠋ҷҷⷕⷕ [[[[))))))[[ 䞣䞣㸼㸼,,$$33ҷҷⷕⷕ䞣䞣㸼㸼
1.STM32F4xx器件的Flash高地址为0x080FFFFF。
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7 版本历史 表
2. 文档版本历史 日期 版本 变更 2011年10月12日1初始版本。
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本文档中信息的提供仅与ST产品有关。
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除非在ST的销售条款中另有说明，否则，ST对ST产品的使用和/或销售不做任何明示或默示的保证，包括但不限于有关适销性、适合特定用途（及其依据任何司法管辖区的法律的对应情况），或侵犯任何专利、版权或其他知识产权的默示保证。
意法半导体的产品不得应用于武器。
此外，意法半导体产品也不是为下列用途而设计并不得应用于下列用途：（A）对安全性有特别要求的应用，例
如，生命支持、主动植入设备或对产品功能安全有要求的系统；（B）航空应用；（C）汽车应用或汽车环境，且/或（D）航天应用或航天环境。
如果意法半导体产品不是为前述应用设计的，而采购商擅自将其用于前述应用，即使采购商向意法半导体发出了书面通知，采购商仍将独自承担因此而导致的任何风险，意法半导体的产品设计规格明确指定的汽车、汽车安全或医疗工业领域专用产品除外。
根据相关政府主管部门的规定，ESCC、QML或JAN正式认证产品适用于航天应用。
经销的ST产品如有不同于本文档中提出的声明和/或技术特点的规定，将立即导致ST针对本文所述ST产品或服务授予的任何保证失效，并且不应以任何形式造成或扩大ST的任何责任。
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