使用DFU方案实现STM32单片机的高级开发

什么是 DFU

DFU全称为Device Firmware update，是ST官方推出的一个通过USB接口进行IAP升级的方案，同串口ISP一样，他们都集成在了芯片内部的Bootloader区段，可以通过配置boot引脚来启动。（具体可参照ST文档：AN2606）。不过内置DFU的芯片大部分型号都比较新，如果你用的型号没有内置DFU程序，没关系我们也可以通过CubeMX来快速生成和移植一个DFU功能程序到你的Flash中来使用。

DFU方案完整的组件包括单片机DFU Demo代码、PC端升级程序、PC端Demo代码以及相关资料手册等。通过使用DFU方案，我们可以快速的集成升级功能到开发的产品中，同时还能够快速的开发与之配套的升级程序。

使用CubeMX生成初始工程

由于官方提供的DFU例程并不多，我们很难找到现成的可已使用DFU程序，但是通过CubeMX我们可以很快速的配置和生成DFU的Bootloader，下面我们正式开始。

新建CubeMX工程

首先选定好IC的型号，进入配置界面，由于只是Bootloader代码所以这里我们只需要配置USB功能和一个做Bootloader触发的引脚就可，其余的时钟等部分一切按照正常方式配置。

设置USB引脚功能

设定USB模式为Device（HS还是FS并不影响DFU的功能，按照应用选择就可）。

开启DFU组件

在MiddleWares中加入USB DFU组件

设置DFU参数

开启DFU组件后，CubeMX的程序设置窗口的MiddleWares中就会出现DFU程序设置按钮。

点开它将APP加载的地址改为0x0800_c000，这个加载地址根据你实际的应用设置，目前我们选择让flash的前三个sector为Bootloader的区域。

第二个全是字段的参数是用来在DFU连接升级软件式传输给软件用来获取Flash结构字符串数据，很好理解这个小协议的内容，点击设置后，下方的CubeMX的参数说明也写的很清晰，这里就不多说了。当然这些参数也在工程生成后在 usbd_conf.h 和 usbd_dfu_if.c 文件中修改。

最后的设置

最后我们添加一个外部的按键作为触发单片机启动时进入DFU的方式，按键按下后就启动DFU模式，否则直接加载后方APP程序，这里选用PA0引脚，给它设置个User Label 就叫 USER_BTN_GPIO_Port。

修改补全工程

实现 DFU 功能代码

打开 src 目录下的 usbd_dfu_if.c 文件补全其中的功能代码

Flash 解锁

1. uint16_tMEM_If_Init_HS(void)
   {
   HAL_FLASH_Unlock();
   return(USBD_OK);
   }
   

   Flash 上锁

   uint16_tMEM_If_DeInit_HS(void)
   {
   HAL_FLASH_Lock();
   return(USBD_OK);
   }
   

   Flash 擦除

   staticuint32_tGetSector(uint32_tAddress)
   {
   uint32_tsector=0;
   
   if((Address< ADDR_FLASH_SECTOR_1) && (Address >=ADDR_FLASH_SECTOR_0))
   {
   sector=FLASH_SECTOR_0;
   }
   
   ......
   
   }
   elseif((Address< ADDR_FLASH_SECTOR_23) && (Address >=ADDR_FLASH_SECTOR_22))
   {
   sector=FLASH_SECTOR_22;
   }
   else
   {
   sector=FLASH_SECTOR_23;
   }
   returnsector;
   }
   
   uint16_tMEM_If_Erase_HS(uint32_tAdd)
   {
   uint32_tstartsector=0;
   uint32_tsectornb=0;
   /*VariablecontainsFlashoperationstatus*/
   HAL_StatusTypeDefstatus;
   FLASH_EraseInitTypeDeferaseinitstruct;
   
   /*Getthenumberofsector*/
   startsector=GetSector(Add);
   
   eraseinitstruct.TypeErase=FLASH_TYPEERASE_SECTORS;
   eraseinitstruct.VoltageRange=FLASH_VOLTAGE_RANGE_3;
   eraseinitstruct.Sector=startsector;
   eraseinitstruct.NbSectors=1;
   status=HAL_FLASHEx_Erase(&eraseinitstruct,§ornb);
   
   if(status!=HAL_OK)
   {
   return(USBD_FAIL);
   }
   return(USBD_OK);
   }
   

   Flash 写入

   uint16_tMEM_If_Write_HS(uint8_t*src,uint8_t*dest,uint32_tLen)
   {
   uint32_ti=0;
   
   for(i=0;i< Len; i += 4)
   {
   /*Devicevoltagerangesupposedtobe[2.7Vto3.6V],theoperationwill
   bedonebybyte*/
   if(HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD,(uint32_t)(dest+i),*(uint32_t*)(src+i))==HAL_OK)
   {
   /*Checkthewrittenvalue*/
   if(*(uint32_t*)(src+i)!=*(uint32_t*)(dest+i))
   {
   /*Flashcontentdoesn'tmatchSRAMcontent*/
   return(USBD_FAIL);
   }
   }
   else
   {
   /*ErroroccurredwhilewritingdatainFlashmemory*/
   return(USBD_FAIL);
   }
   }
   return(USBD_OK);
   }
   

   Flash 读取

   uint8_t*MEM_If_Read_HS(uint8_t*src,uint8_t*dest,uint32_tLen)
   {
   /*ReturnavalidaddresstoavoidHardFault*/
   uint32_ti=0;
   uint8_t*psrc=src;
   
   for(i=0;i< Len; i++)
         {
           dest[i] = *psrc++;
         }
         /*ReturnavalidaddresstoavoidHardFault*/
   return(uint8_t*)(dest);
   }
   

   获取 Flash 擦写时间参数

   uint16_tMEM_If_GetStatus_HS(uint32_tAdd,uint8_tCmd,uint8_t*buffer)
   {
   /*USERCODEBEGIN11*/
   uint16_ttime;
   
   time=TimingTable[GetSector(Add)];
   
   switch(Cmd)
   {
   caseDFU_MEDIA_PROGRAM:
   buffer[1]=(uint8_t)time;
   buffer[2]=(uint8_t)(time<< 8);
   buffer[3]=0;
   break;
   
   caseDFU_MEDIA_ERASE:
   default:
   buffer[1]=(uint8_t)time;
   buffer[2]=(uint8_t)(time<< 8);
   buffer[3]=0;
   break;
   }
   return(USBD_OK);
   /*USERCODEEND11*/
   }
   

   usbd_dfu_if.h 文件添加的宏定义

   /*Defineflashaddress*///BLANK1#defineADDR_FLASH_SECTOR_00x08000000#defineADDR_FLASH_SECTOR_10x08004000#defineADDR_FLASH_SECTOR_20x08008000#defineADDR_FLASH_SECTOR_30x0800C000#defineADDR_FLASH_SECTOR_40x08010000#defineADDR_FLASH_SECTOR_50x08020000#defineADDR_FLASH_SECTOR_60x08040000#defineADDR_FLASH_SECTOR_70x08060000#defineADDR_FLASH_SECTOR_80x08080000#defineADDR_FLASH_SECTOR_90x080A0000#defineADDR_FLASH_SECTOR_100x080C0000#defineADDR_FLASH_SECTOR_110x080E0000//BLANK2#defineADDR_FLASH_SECTOR_120x08100000#defineADDR_FLASH_SECTOR_130x08104000#defineADDR_FLASH_SECTOR_140x08108000#defineADDR_FLASH_SECTOR_150x0810C000#defineADDR_FLASH_SECTOR_160x08110000#defineADDR_FLASH_SECTOR_170x08120000#defineADDR_FLASH_SECTOR_180x08140000#defineADDR_FLASH_SECTOR_190x08160000#defineADDR_FLASH_SECTOR_200x08180000#defineADDR_FLASH_SECTOR_210x081A0000#defineADDR_FLASH_SECTOR_220x081C0000#defineADDR_FLASH_SECTOR_230x081E0000/*Flashopratetimefromdatasheetpage128*/#defineFLASH_SECTOR_16KB_WRITE_ERASE_TIME500//500usbframe,means500ms#defineFLASH_SECTOR_64KB_WRITE_ERASE_TIME1100#defineFLASH_SECTOR_128KB_WRITE_ERASE_TIME2000

2. 修改Main文件

   首先在main文件前添加几个用于加载APP程序的变量和函数定义

   typedefvoid(*pFunction)(void);
   
   pFunctionJumpToApplication;
   uint32_tJumpAddress;1234

   然后再 main 函数中加入 外部按键的判断、APP程序加载以及USB DFU初始化功能

   intmain(void)
   {
   /*Resetofallperipherals,InitializestheFlashinterfaceandtheSystick.*/
   HAL_Init();
   
   /*Configurethesystemclock*/
   SystemClock_Config();
   
   /*Initializeallconfiguredperipherals*/
   MX_GPIO_Init();
   
   if(HAL_GPIO_ReadPin(USER_BTN_GPIO_Port,USER_BTN_Pin)==GPIO_PIN_SET)
   {
   HAL_GPIO_WritePin(GPIOG,LD3_Pin,GPIO_PIN_SET);//Fordebug
   /*Testifusercodeisprogrammedstartingfromaddress0x0800C000*/
   if(((*(__IOuint32_t*)USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD)&0x2FF80000)==0x20000000)
   {
   HAL_GPIO_WritePin(GPIOG,LD4_Pin,GPIO_PIN_SET);//Fordebug
   /*Jumptouserapplication*/
   JumpAddress=*(__IOuint32_t*)(USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD+4);
   JumpToApplication=(pFunction)JumpAddress;
   
   /*Resetofallperipherals*/
   HAL_DeInit();
   
   /*Setinterruptvectortoappcode*/
   SCB->VTOR=USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD;
   
   /*Initializeuserapplication'sStackPointer*/
   __set_MSP(*(__IOuint32_t*)USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD);
   JumpToApplication();
   }
   }
   
   MX_USB_DEVICE_Init();
   
   while(1)
   {
   }
   }
   

编译程序下载进入单片机

使用DfuSe

从ST官网DfuSe的程序安装包，并安装。然后我们按下之前写的触发按键并复位单片机，让单片机初始 USB DFU 功能，这时如果你插着单片机的USB线，系统应该已经识别了。如果没有右键更新驱动程序，手动指定驱动搜索路径在DfuSe安装目录下的 BinDriver 内。如果直接无法识别USB设备，建议在CubeMx配置完工程后就编译下载测试一下，看看是不是你在移植过程中哪里写错了。

然后我们需要生成一个地址设定在0x0800_c000后的测试程序，就先编写一个 Blink LED 的程序吧，生成bin、hex或S19文件。然后我们打开DfuSe软件的Dfu file manager来生成DFU软件用的.dfu格式的文件。选择第一项，第二个是用来将.dfu反向变换回来的。大概的操作已经标在图片上了，操作比较简单就不做详细介绍了，记得把Address的地址改到偏移后的地址上否则下载会出错，其他参数可以不用修改。

然后我们打开DfuSe程序，在Upgrade中选择生成好的blink.dfu文件，勾选校验功能，下载程序。成功后复位单片机，LED开始闪烁，移植成功。

更多

仔细区看看DfuSe的安装目录，里面有DFU的资料文档，还有DFU的工程源代码，可以用来改写自己需要的DFU升级程序。

审核编辑：郭婷