实用指南：stm32串口烧录与升级方法详解

利用STM32的串口（USART）进行程序烧录和固件升级，是一项十分实用且成本低廉的技术。下面我将为你详细解释串口烧录的原理、步骤，以及如何制作和部署bin文件升级包。

首先通过下面这个表格来概览串口烧录的核心阶段和关键动作：

阶段	关键步骤/动作	核心要点/说明
1. 进入内置Bootloader	设置BOOT引脚 → 复位芯片	BOOT0=1, BOOT1=0：从系统存储器启动，执行内置Bootloader。-1
2. 建立串口连接	连接硬件 → 识别串口 → 运行PC软件	使用USB转TTL串口线；PC端运行Flash Loader Demo等软件。-1
3. 擦写与校验	软件交互 → 发送固件 → 烧录至Flash	软件凭借串口协议与Bootloader通信，完成擦除、编程、校验。-1-3
4. 切换启动模式	恢复BOOT引脚 → 再次复位	BOOT0=0：从主Flash启动，运行用户的新程序。-1

串口烧录详解与操作步骤

基本原理

STM32芯片内部有一段出厂预置的、不可擦除的程序，叫做平台存储器Bootloader。当你通过引脚配置到这种特殊启动模式时，芯片上电后就会运行这段程序。它负责通过串口等外设与PC通信，接收发送过来的固件数据，并将其烧录到芯片的主Flash存储器中。-1-3

操作步骤

1. 硬件连接与配置

   • 接线：利用USB转TTL串口模块（如CH340、CP2102等）连接PC和STM32。确保TX接RX，RX接TX，并共地。

   • 设置启动模式：将STM32的BOOT0引脚接高电平（3.3V），BOOT1引脚接低电平（GND）。-1

   • 供电：给STM32开发板正常供电。

   • 连接PC：将串口模块的USB端插入电脑。

2. PC端软件操作

   • 可以使用ST官方提供的Flash Loader Demo 软件-1，或者能力更强大的STM32CubeProgrammer-5。

   • 打开软件，选择电脑识别到的正确串行端口（可在设备管理器中查看）。

   • 设置合适的波特率（通常使用自动侦测或115200）。

   • 给STM32复位或重新上电，此时软件界面应显示与芯片建立连接的提示-1。

   • 后续按照软件向导处理：通常包括擦除必要的Flash扇区、选择你编译好的.bin或.hex文件、开始编程等步骤。-1-3

   • 烧录成功后，软件会给出提示。

3. 验证与运行

   • 烧录完成后，先断开电源，将BOOT0引脚恢复为低电平（接GND）。-1

   • 重新上电，STM32便会从主Flash启动，运行你刚刚烧录进去的新程序。

制作Bin文件升级包与部署方案

生成Bin文件

在集成开发环境（如Keil MDK）中，经过轻松调整，编译器在构建项目后就能直接生成Bin文件。

• Keil MDK设置办法：

  1. 点击魔术棒按钮，进入 Options for Target 窗口。

  2. 选择 User 选项卡。

  3. 在 After Build/Rebuild 部分，勾选 Run #1。

  4. 在后的输入框中，填写来自ARM编译工具的 fromelf.exe 命令，格式如下：-2-8

     bash

     复制
     下载

     $KARMARMCCbinfromelf.exe --bin -o "路径和输出文件名.bin" "!.axf"

     • 其中 $K 代表Keil的安装目录，是一个变量，这样配置更通用。

     • !.axf 代表当前工程的输出文件。

  5. 配置完成后，点击编译，即可在指定路径找到生成的Bin文件。

部署升级方案（IAP）

要让终端用户能自行升级，你需要在你的应用程序中实现一个自定义的Bootloader（在应用编程，IAP）。

1. 设计Bootloader程序

   • 功能：这个Bootloader得实现利用串口接收Bin文件、校验资料、擦写Flash到指定位置（通常是用户应用程序区的起始地址）以及跳转执行的功能。

   • 通信协议通过：需要定义一个简单的通信协议，例如能够使用YMODEM这种有成熟开源代码、支持校验的文件传输协议，或者自定义一个含有帧头、长度、材料、校验和的协议，以保证数据传输的可靠性。

   • 放置位置：该Bootloader程序需要被烧录到STM32 Flash的起始地址（例如0x08000000）。

2. 处理用户应用程序

   • 编译设置：用于升级的用户应用程序（APP），在编译器里需要设置其起始地址，必须紧跟在Bootloader之后。例如，如果Bootloader大小是16KB，那么APP的起始地址就应设为0x08004000。

   • 中断向量表重映射：由于APP不在Flash起始地址，它的中断向量表需要被重定位。在APP的main函数开头，通常需要调用库函数来设置中断向量表的偏移量。

3. 构建升级流程

   • 产品发布时，内部已有预先烧录好的Bootloader。

   • 升级时，用户依据一个上位机软件（可以是C#、Python或QT等编写的）或简单的串口工具，按照指令将Bin文件发送给设备。

   • 设备中的Bootloader接收并校验文件，无误后将其写入APP区域。

   • 完成后，Bootloader跳转到APP起始地址，运行新程序。

进阶考虑与建议

• 安全性与可靠性：

  • 校验机制：务必对接收到的Bin文件进行校验。除了通信协议本身的校验外，在写入Flash后，强烈建议进行CRC32校验，确保数据完整无误。-10

  • 升级确认与回滚通过：设计机制让APP在运行后向Bootloader报告"一切正常"。如果启动失败，能够在复位后让Bootloader检测到，并提供重新升级的机会，甚至实现回滚到旧版本。

  • 加密：如果固件需要保密，可以考虑对Bin文件进行加密，Bootloader端再解密，防止被轻易反编译。

• 用户体验：

  • 开发一个图形化的上位机软件，可以极大简化用户的操作步骤。

  • 在Bootloader和上位机中提供明确的进度提示和状态反馈（如"接收中"、"校验成功"、"烧录失败"等）。