• 国民技术Cortex-M0系列单片机IAP升级

    考虑到设备部署到现场后有可能需要进行软件升级，之前做过PIC系列单片机的升级，现在想做个国民技术N32G031系列Cortex-M0内核的单片机IAP方案。

    因为国民技术系列单片机在很多大程度上都模仿了STM32，所以我想其升级方案极有可能差不多。于是在网上下载了STM32官方使用YMODEM协议实现的IAP，下载地址：STSW-STM32008 - STM32F10xxx in-application programming using the USART (AN2557) - STMicroelectronics，使用野火的STM32开发实测过是没有问题的，于是在它的基础上进行修改，移植到N32G031系列单片机中来，经过一番折腾还是搞定了，现在把相关内容分享下，另外资源可以在以下链接中下载，无需积分。

    【免费】国民技术N32G031使用YMODEM协议实现IAP资源-CSDN文库

    另外，关于YMODEM协议及secureCRT的使用可以参考以下链接：

    stm32 Bootloader设计(YModem协议)-CSDN博客

    关于secureCRT的破解方法请参考以下链接：

    尝试SecureCRT_securecrt issue date-CSDN博客

    主要介绍IAP程序的main.c文件，代码如下：

    1. /**
    2.  * @file main.c
    3.  * @author Power
    4.  * @version V1.0.1
    5.  *
    6.  * @copyright Copyright (c) 2023, DS.
    7.  */
    8. /*
    9.     MIPS的全称是Million Instructions Per Second，
    10.     每秒百万指令（西方或者国际上的计量体系中1M(兆)=100万=1000000）；Mhz，是指单片机CPU的主频兆赫兹。
    11.     单条指令执行时间：STM32F10X单片机在主频为72MHz下，C语言程序执行一条指令需要的时间可认为10ns~100ns。
    12.     国民技术系列N32G031 MCU，以主频48MHz为例，这里估算的C语言执行一条指令的时间约为20ns-200ns
    13. */
    14.  
    15. #include "main.h"
    16. #include "common.h"
    17. #include "ymodem.h"
    18.  
    19. #define 	COMn                2
    20. #define     RS485_GPIOx_CLK     RCC_APB2_PERIPH_GPIOF   //peripheral adress
    21. #define     RS485_GPIO_PIN      GPIO_PIN_6              //pin address
    22. #define     RS485_GPIOx         GPIOF                   //port address
    23. #define     RS485_L()           GPIO_ResetBits(RS485_GPIOx, RS485_GPIO_PIN)//RECEIVE_ mode
    24. #define     RS485_H()           GPIO_SetBits(RS485_GPIOx, RS485_GPIO_PIN)//TRANSMIT mode
    25.  
    26. typedef enum 
    27. {
    28.   COM1 = 0,
    29.   COM2 = 1
    30. } COM_TypeDef; 
    31.  
    32. /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
    33. /* Private define ------------------------------------------------------------*/
    34. /* Private macro -------------------------------------------------------------*/
    35. /* Private variables ---------------------------------------------------------*/
    36. extern pFunction Jump_To_Application;
    37. extern uint32_t JumpAddress;
    38. uint16_t    led_cnt = 0;
    39. volatile uint8_t Flag_1ms;      //1 milli-second timeout flag
    40. uint8_t cTemp = 10;				//for RS485 mode switching delay
    41.  
    42. /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
    43. static void IAP_Init(void);
    44. void RCC_Configuration(void);
    45. void GPIO_Configuration(void);
    46.  
    47. const uint16_t COM_TX_PIN[COMn] = {EVAL_COM1_TX_PIN, EVAL_COM2_TX_PIN};
    48. const uint16_t COM_RX_PIN[COMn] = {EVAL_COM1_RX_PIN, EVAL_COM2_RX_PIN};
    49. const uint32_t COM_TX_PORT_CLK[COMn] = {EVAL_COM1_TX_GPIO_CLK, EVAL_COM2_TX_GPIO_CLK}; 
    50. const uint32_t COM_RX_PORT_CLK[COMn] = {EVAL_COM1_RX_GPIO_CLK, EVAL_COM2_RX_GPIO_CLK};
    51. const uint32_t COM_USART_CLK[COMn] = {EVAL_COM1_CLK, EVAL_COM2_CLK};
    52. GPIO_Module* COM_TX_PORT[COMn] = {EVAL_COM1_TX_GPIO_PORT, EVAL_COM2_TX_GPIO_PORT}; 
    53. GPIO_Module* COM_RX_PORT[COMn] = {EVAL_COM1_RX_GPIO_PORT, EVAL_COM2_RX_GPIO_PORT};
    54. USART_Module* COM_USART[COMn] = {EVAL_COM1, EVAL_COM2};
    55.  
    56. /* Private functions ---------------------------------------------------------*/
    57. /**
    58. *@name: RS485_Configuration
    59. *@description: RS485 GPIO initialization
    60. *@params: none
    61. *@return: none
    62. */
    63. void RS485_Configuration(void)
    64. {
    65.     GPIO_InitType GPIO_InitStructure;
    66.     RCC_EnableAPB2PeriphClk(RS485_GPIOx_CLK, ENABLE);
    67.  
    68.     /* -2- Configure GPIOx_PIN in output push-pull mode */
    69.     GPIO_InitStruct(&GPIO_InitStructure);
    70.     GPIO_InitStructure.Pin = RS485_GPIO_PIN;
    71.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    72.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_SPEED_HIGH;
    73.     GPIO_InitPeripheral(RS485_GPIOx, &GPIO_InitStructure);
    74.     GPIO_ResetBits(RS485_GPIOx, RS485_GPIO_PIN);
    75. }
    76.  
    77. /**
    78. *@name: Process_1MS
    79. *@description: 1 milli-second timeout process
    80. *@params: none
    81. *@return: none
    82. */
    83. void Process_1MS(void)
    84. {
    85.     if (Flag_1ms == 0)
    86.     {
    87.         return;
    88.     }
    89.  
    90.     Flag_1ms = 0;
    91.  
    92.     if (led_cnt % 500 == 0) //LED toggle to see whether the timer works correctly.
    93.     {
    94.         GPIO_WriteBit(GPIOF, GPIO_PIN_7, (Bit_OperateType)(1 - GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOF, GPIO_PIN_7)));
    95.     }
    96.     led_cnt++;
    97.     if (led_cnt >= 60000)
    98.     {
    99.         led_cnt = 0;
    100.     }
    101. }
    102.  
    103. /**
    104. *@name: RS485_Mode_Switching
    105. *@description: switch the RS485 work mode
    106. *@params: mode: 1: receive, 0: transmit
    107. *@return: none
    108. */
    109. void RS485_Mode_Switching(uint8_t mode)
    110. {
    111. 	cTemp = 10;
    112. 	if(mode)
    113. 	{
    114. 		RS485_L();
    115. 	}
    116. 	else
    117. 	{
    118. 		RS485_H();
    119. 	}	
    120. 	while (cTemp-- != 0);
    121. }
    122.  
    123. /**
    124.   * @brief  Main program.
    125.   * @param  None
    126.   * @retval None
    127.   */
    128. int main(void)
    129. {
    130.     /* Flash unlock */
    131.     FLASH_Unlock();
    132.  
    133.     /* Initialize Key Button mounted on N32G031-EVAL board */
    134.     //N32_EVAL_PBInit(BUTTON_KEY, BUTTON_MODE_GPIO);
    135.  
    136.     /* Test if Key push-button on N32G031 Board is pressed */
    137.     //if (N32_EVAL_PBGetState(BUTTON_KEY)  == 0x00)    
    138.     if (1)
    139.     {
    140.         /* If Key is pressed */
    141.         /* Execute the IAP driver in order to re-program the Flash */
    142.         RCC_Configuration();
    143. 		GPIO_Configuration();
    144. 		RS485_Configuration();
    145.         TIM3_Configuration();
    146.         IAP_Init();        
    147. 		RS485_Mode_Switching(0);
    148.         SerialPutString("\r\n===============================================================");
    149.         SerialPutString("\r\n=              (C) COPYRIGHT 2023 DS Power Supply             =");
    150.         SerialPutString("\r\n=                                                             =");
    151.         SerialPutString("\r\n=     In-Application Programming  (Version 1.0.0)             =");
    152.         SerialPutString("\r\n=                                                             =");
    153.         SerialPutString("\r\n=                           By POWER          		      =");
    154.         SerialPutString("\r\n===============================================================");
    155.         SerialPutString("\r\n\r\n");
    156.         Main_Menu();
    157.     }
    158.     /* Keep the user application running */
    159.     else
    160.     {
    161.         /* Test if user code is programmed starting from address "ApplicationAddress" */
    162.         if (((*(__IO uint32_t*)ApplicationAddress) & 0x2FFE0000) == 0x20000000)
    163.         {
    164.             /* Jump to user application */
    165.             JumpAddress = *(__IO uint32_t*)(ApplicationAddress + 4);
    166.             Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;
    167.             /* Initialize user application's Stack Pointer */
    168.             __set_MSP(*(__IO uint32_t*) ApplicationAddress);
    169.             Jump_To_Application();
    170.         }
    171.     }
    172.  
    173.     while (1)
    174.     {}
    175. }
    176.  
    177. /**
    178.   * @brief  Configures COM port.
    179.   * @param  COM: Specifies the COM port to be configured.
    180.   *   This parameter can be one of following parameters:    
    181.   *     @arg COM1
    182.   *     @arg COM2  
    183.   * @param  USART_InitStruct: pointer to a USART_InitTypeDef structure that
    184.   *   contains the configuration information for the specified USART peripheral.
    185.   * @retval None
    186.   */
    187. void IAP_COMInit(COM_TypeDef COM, USART_InitType* USART_InitStruct)
    188. {
    189.     GPIO_InitType GPIO_InitStructure;
    190.  
    191.     /* Enable GPIO clock */	
    192.     RCC_EnableAPB2PeriphClk(COM_TX_PORT_CLK[COM] | RCC_APB2_PERIPH_AFIO, ENABLE);
    193.  
    194.     /* Enable UART clock */
    195.     if (COM == COM1)
    196.     {
    197.         RCC_EnableAPB2PeriphClk(COM_USART_CLK[COM], ENABLE); 
    198.     }
    199.     else
    200.     {
    201.         RCC_EnableAPB1PeriphClk(COM_USART_CLK[COM], ENABLE);
    202.     }
    203.  
    204.     GPIO_InitStruct(&GPIO_InitStructure);
    205.  
    206.     /* Configure USART Tx as alternate function push-pull */
    207.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    208.     GPIO_InitStructure.Pin = COM_TX_PIN[COM];
    209.     GPIO_InitStructure.GPIO_Alternate = GPIO_AF4_USART1;//alternate function
    210.     GPIO_InitPeripheral(COM_TX_PORT[COM], &GPIO_InitStructure);    
    211.  
    212.     /* Configure USART Rx as input floating */  
    213.     GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_10;
    214.     GPIO_InitStructure.GPIO_Alternate = GPIO_AF4_USART1;//alternate function
    215.     GPIO_InitPeripheral(COM_RX_PORT[COM], &GPIO_InitStructure);
    216.  
    217.     /* USART configuration */
    218.     USART_Init(COM_USART[COM], USART_InitStruct);
    219.  
    220.     /* Enable USART */
    221.     USART_Enable(COM_USART[COM], ENABLE);
    222. }
    223.  
    224. /**
    225.   * @brief  Initialize the IAP: Configure RCC, USART and GPIOs.
    226.   * @param  None
    227.   * @retval None
    228.   */
    229. void IAP_Init(void)
    230. {
    231.     USART_InitType USART_InitStructure;
    232.  
    233.     /* USART resources configuration (Clock, GPIO pins and USART registers) ----*/
    234.     /* USART configured as follow:
    235.           - BaudRate = 115200 baud
    236.           - Word Length = 8 Bits
    237.           - One Stop Bit
    238.           - No parity
    239.           - Hardware flow control disabled (RTS and CTS signals)
    240.           - Receive and transmit enabled
    241.     */
    242.     
    243.     USART_InitStructure.BaudRate = 115200;
    244.     USART_InitStructure.WordLength = USART_WL_8B;
    245.     USART_InitStructure.StopBits = USART_STPB_1;
    246.     USART_InitStructure.Parity = USART_PE_NO;
    247.     USART_InitStructure.HardwareFlowControl = USART_HFCTRL_NONE;
    248.     USART_InitStructure.Mode = USART_MODE_RX | USART_MODE_TX;
    249.  
    250.     IAP_COMInit(COM1, &USART_InitStructure);
    251. }
    252.  
    253. /**
    254.  * @brief  Configures the different system clocks.
    255.  */
    256. static void RCC_Configuration(void)
    257. {
    258.     //PCLK1 = HCLK/4, set the prescaler of the APB1 clock and timer3 uses APB1 clock
    259.     RCC_ConfigPclk1(RCC_HCLK_DIV4);
    260.  
    261.     //Enable GPIO clocks
    262.     RCC_EnableAPB2PeriphClk(RCC_APB2_PERIPH_GPIOA | RCC_APB2_PERIPH_AFIO | RCC_APB2_PERIPH_GPIOF, ENABLE);
    263.  
    264.     //TIM3 clock enable
    265.     RCC_EnableAPB1PeriphClk(RCC_APB1_PERIPH_TIM3, ENABLE);
    266. }
    267.  
    268. /**
    269. *@name: GPIO_Configuration
    270. *@description: IO initialization
    271. *@params: none
    272. *@return: none
    273. */
    274. static void GPIO_Configuration(void)
    275. {
    276.     GPIO_InitType GPIO_InitStructure;
    277.  
    278.     GPIO_InitStruct(&GPIO_InitStructure);
    279.     //PF7: LED
    280.     GPIO_InitStructure.Pin       = GPIO_PIN_7;
    281.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    282.     GPIO_InitPeripheral(GPIOF, &GPIO_InitStructure);
    283. 	
    284.     //set the default IO level
    285.     GPIO_SetBits(GPIOF, GPIO_PIN_7);
    286. }
    287.  
    288. #ifdef USE_FULL_ASSERT
    289.  
    290. /**
    291.  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
    292.  *         where the assert_param error has occurred.
    293.  * @param file pointer to the source file name
    294.  * @param line assert_param error line source number
    295.  */
    296. void assert_failed(const uint8_t* expr, const uint8_t* file, uint32_t line)
    297. {
    298.     /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
    299.      ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
    300.  
    301.     /* Infinite loop */
    302.     while (1)
    303.     {
    304.     }
    305. }
    306.  
    307. #endif
    308.  
    309. /*
    310. =============关于补码的简洁概括==============
    312.     正数，本身就是补码。
    314.     负数，就用它的正数，减一取反，即可得到补码。
    316.     如，已知：＋9 的二进制是：0000 1001。
    318.     下面求－9 补码：
    320.     先减一：0000 1001 - 1 = 0000 1000；
    322.     再取反：1111 0111。
    324.     所以有：－9 补码 = 1111 0111。
    326.     这不就完了吗！
    328.     简不简单？　意不意外？
    330.     如果把一个值赋给一个有符号类型，如果补码的最高位是1，则是负数，还原成实际的负数值的步骤是：
    331.     1、先按位取反
    332.     2、再加1
    333.     例如（int表示32位有符号）：int a = -552305;(按正数552305的补码先减一再按位取反得到-552305二进制补码是：1111 1001 0010 1000 1111)
    334.         （short表示16位无符号）short c = (short)a;
    335.         由于short最大只有16位，因此高4位被忽略，剩下1001 0010 1000 1111
    336.         又由于赋值给short，所以最高位表示符号位，这里是1表示负数，则将1001 0010 1000 1111除符号位外按位取反再加1
    337.         得到1110 1101 0111 0001，最终的结果就是除符号位外的数据：110 1101 0111 0001=-28017
    338. =============================================*/
    339.  
    340. /**
    341.  * @}
    342.  */
    343.  
    344. /**
    345.  * @}
    346.  */

    其实也很简单，主要就是串口和RS485相关外设的初始化，串口这里没有使用中断的方法。

    外设初始化完成后就会进入主菜单，根据用户输入的值进行不同的操作，剩下就是YMODEM协议的理解。后面有空准备自己做一个上位机来实现YMODEM协议，因为自己有逻辑分析仪，可以抓取到实际传输的数据。

    我刚开始调试的时候一直出现在secureCRT中输入菜单编号后单片机没有反应的情况，仔细检测了代码发现和STM32的也差不多，没有什么问题。于是使能串口的接收中断，我测试在secureCRT中选择菜单后串口收到的是什么，后来查看确实有问题，无论secureCRT中输入什么内容，打印出来的都是两个字节，有时候是0xFD 0xFF，有时又是0xF9 0xFF的，感觉莫名其妙的。后来想起来之前使用N32G031串口发送有时少一字节的问题，特别是在RS485通信中最容易出现，再查看本项目的下面这个函数：

    1. /**
    2.   * @brief  Print a character on the HyperTerminal
    3.   * @param  c: The character to be printed
    4.   * @retval None
    5.   */
    6. void SerialPutChar(uint8_t c)
    7. {
    8.     USART_SendData(EVAL_COM1, c);
    9.     while (USART_GetFlagStatus(EVAL_COM1, USART_FLAG_TXDE) == RESET);   
    10.     
    11.     //while (USART_GetFlagStatus(EVAL_COM1, USART_FLAG_TXDE) == RESET)
    12.     //{
    13.     //}
    14. }

    我忽然想起来了，还有一个非常重要的语句没有调用，那就是：

     while (USART_GetFlagStatus(EVAL_COM1, USART_FLAG_TXC) == RESET);

    解释如下：

    /*==========关于串口直接发送正常，而485出现少发1字节的问题==============

                我看我的代码发现我的检测标志位是USART_FLAG_TXDE（发送寄存器空）。

                以前一直用这个写也没啥问题，但是现在出现了丢失字节，我就怀疑可能是寄存器空，

                但是数据还没有完全发出（注意：当你用USART_FLAG_TXDE标志位去认为已经发完，并去控制RTS引脚的时候，485芯片会从发送转接收，

                导致如果有字节没有发完就不发了）。

                因此，我们只需要再加一个标志位检测就好。========================================================================

    USART_FLAG_TXC表示数据发送完成，只有当它置1才表示最后一个数据发送结束了。加了这个标志位检测后RS485的收发就正常工作了。

    另外，关于用户应用程序的中断向量表偏移的问题，除了在MDK中设置ROM的偏移值外，还要设置中断向量表。N32G031系列没有像STM32系列那样有类似SCB->VTOR的成员设置中断向量表的偏移，IAP接收完bin文件后用户程序总是不执行。我在网上搜索，终于找到了一篇文章专门介绍这个的：

    【精选】国民技术N32G030F6S7使用ymodem协议更新固件_n32g452 ymodem远程升级-CSDN博客

    感谢这位博主，要不然我不知道还要折腾多久。这个芯片厂家应该要把资料准备得齐全一些，尤其是这种关键的内容。

    下面是在secureCRT中主菜单和发送完成bin后的界面：

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/jmmx/article/details/134469252