STM32CubeMX学习笔记（50）——USB接口使用（DFU固件升级）_usb dfu

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文章标签： stm32 学习笔记

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版权

修改参数配置。

USBD_DFU_XFER_SIZE（每次传输的最大字节数）： 1024 Bytes
USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD (Base Address 0x)（升级时存入Application程序的起始地址）：0x08005800

根据下面 六、编写Bootloader程序 编译后 .map 文件大小，可以了解程序存储到了哪些区域。来设置Application程序起始地址，避开Bootloader程序地址范围。

打开 map 文件后，查看文件最后部分的区域，可以看到一段以 “Memory Map of the image” 开头的记录(若找不到可用查找功能定位)

Bootloader程序的基地址是 0x08000000，大小为 0x00004a84，可知它占用的最高的地址空间为 0x08004a84。0x08000000~0x08005800 的 0x5800/1024=22KB 存储空间存储DFU程序。USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD 设置的起始地址就要避开这个范围。

USBD_DFU_MEDIA Interface（对芯片Flash使用的描述）： @Internal Flash /0x08000000/11*002Ka,245*002Kg【这个参数是DfuSeDemo这个DFU升级软件需要识别的参数】
- 0x08000000，表示起始地址
- “a”代表的是Read-only，表示所指明的区域应该为Bootloader程序的空间不可擦除或者修改
- “g”代表Read/Write/Erase，表示所指明的区域应该为Application程序的空间，大小由前面的数字决定
- “*”前面的为Sector的个数，后面的为Sector的大小，这里的意思就是从0x08000000开始，前面11个Sector（每个Sector为2k字节）为Read-only，后面245个Sector（每个Sector为2k字节）为Read/Write/Erase等等。

注意：由于芯片不同，芯片的内部 Flash 分布情况也不一定相同，故请参考使用的芯片参考手册。

STM32F103VET6 型号芯片的参数，即 STM32F1 系列大容量产品。Flash 分为 256 页，每页大小为 2KB，共 512KB。

设备描述符保持默认。

四、添加按键

4.1 GPIO配置

在 System Core 中选择 GPIO 设置。

在右边图中找到按键对应引脚，选择 GPIO_Input。

五、生成代码

输入项目名和项目路径

选择应用的 IDE 开发环境 MDK-ARM V5

每个外设生成独立的 ’.c/.h’ 文件
不勾：所有初始化代码都生成在 main.c
勾选：初始化代码生成在对应的外设文件。如 GPIO 初始化代码生成在 gpio.c 中。

点击 GENERATE CODE 生成代码

六、编写Bootloader程序

6.1 修改usbd_dfu_if.c

打开工程文件夹Application/User/USB_DEVICE/App下usbd_dfu_if.c文件

6.1.1 修改内部Flash操作相关函数

MEM_If_Init_FS
Flash初始化，将Flash解锁，并将所有的标志位清零，以便后续的写入动作

/\*\*
 \* @brief Memory initialization routine.
 \* @retval USBD\_OK if operation is successful, MAL\_FAIL else.
 \*/
uint16\_t MEM\_If\_Init\_FS(void)
{
  /\* USER CODE BEGIN 0 \*/
    HAL\_FLASH\_Unlock();
    \_\_HAL\_FLASH\_CLEAR\_FLAG(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_WRPERR | FLASH_FLAG_PGERR);
  return (USBD_OK);
  /\* USER CODE END 0 \*/
}

MEM_If_DeInit_FS
Flash取消初始化，将Flash重新上锁，禁止对Flash的操作

/\*\*
 \* @brief De-Initializes Memory
 \* @retval USBD\_OK if operation is successful, MAL\_FAIL else
 \*/
uint16\_t MEM\_If\_DeInit\_FS(void)
{
  /\* USER CODE BEGIN 1 \*/
    HAL\_FLASH\_Lock();
  return (USBD_OK);
  /\* USER CODE END 1 \*/
}

MEM_If_Erase_FS
Flash擦除

/\*\*
 \* @brief Erase sector.
 \* @param Add: Address of sector to be erased.
 \* @retval 0 if operation is successful, MAL\_FAIL else.
 \*/
uint16\_t MEM\_If\_Erase\_FS(uint32\_t Add)
{
  /\* USER CODE BEGIN 2 \*/
    uint32\_t PageError;
    /\* Variable contains Flash operation status \*/
    HAL_StatusTypeDef status;
    FLASH_EraseInitTypeDef eraseinitstruct;
 
    eraseinitstruct.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_PAGES;
    eraseinitstruct.PageAddress = Add;
    eraseinitstruct.NbPages = 1U;
    status = HAL\_FLASHEx\_Erase(&eraseinitstruct, &PageError);
 
    if(status != HAL_OK)
    {
        return (USBD_FAIL);
    }
  return (USBD_OK);
  /\* USER CODE END 2 \*/
}

MEM_If_Write_FS
Flash写入，将USB接收到的Flash数据写入到Flash中

/\*\*
 \* @brief Memory write routine.
 \* @param src: Pointer to the source buffer. Address to be written to.
 \* @param dest: Pointer to the destination buffer.
 \* @param Len: Number of data to be written (in bytes).
 \* @retval USBD\_OK if operation is successful, MAL\_FAIL else.
 \*/
uint16\_t MEM\_If\_Write\_FS(uint8\_t \*src, uint8\_t \*dest, uint32\_t Len)
{
  /\* USER CODE BEGIN 3 \*/
    uint32\_t i = 0;
 
    for(i = 0; i < Len; i += 4)
    {
        /\* Device voltage range supposed to be [2.7V to 3.6V], the operation will
 \* be done by byte \*/
        if(HAL\_FLASH\_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD, (uint32\_t)(dest + i), \*(uint32\_t \*)(src + i)) == HAL_OK)
        {
            /\* Check the written value \*/
            if(\*(uint32\_t \*)(src + i) != \*(uint32\_t \*)(dest + i))
            {
                /\* Flash content doesn't match SRAM content \*/
                return (USBD_FAIL);
            }
        }
        else
        {
            /\* Error occurred while writing data in Flash memory \*/
            return (USBD_FAIL);
        }
    }
  return (USBD_OK);
  /\* USER CODE END 3 \*/
}

MEM_If_Read_FS
Flash读取，读取指定地址的数据到目标数组中，并返回数组地址

/\*\*
 \* @brief Memory read routine.
 \* @param src: Pointer to the source buffer. Address to be written to.
 \* @param dest: Pointer to the destination buffer.
 \* @param Len: Number of data to be read (in bytes).
 \* @retval Pointer to the physical address where data should be read.
 \*/
uint8\_t \*MEM\_If\_Read\_FS(uint8\_t \*src, uint8\_t \*dest, uint32\_t Len)
{
  /\* Return a valid address to avoid HardFault \*/
  /\* USER CODE BEGIN 4 \*/
    uint32\_t i = 0;
    uint8\_t \*psrc = src;
 
    for(i = 0; i < Len; i++)
    {
        dest[i] = \*psrc++;
    }
    /\* Return a valid address to avoid HardFault \*/
    return (uint8\_t \*)(dest);
  /\* USER CODE END 4 \*/
}

MEM_If_GetStatus_FS
获取Flash状态

/\*\*
 \* @brief Get status routine
 \* @param Add: Address to be read from
 \* @param Cmd: Number of data to be read (in bytes)
 \* @param buffer: used for returning the time necessary for a program or an erase operation
 \* @retval USBD\_OK if operation is successful
 \*/
uint16\_t MEM\_If\_GetStatus\_FS(uint32\_t Add, uint8\_t Cmd, uint8\_t \*buffer)
{
  /\* USER CODE BEGIN 5 \*/
    //擦除及写入时间应该按文档改写
    uint16\_t FLASH_PROGRAM_TIME = 50;
    uint16\_t FLASH_ERASE_TIME = 50;

    switch(Cmd)
    {
    case DFU_MEDIA_PROGRAM:
        buffer[1] = (uint8\_t)FLASH_PROGRAM_TIME;
        buffer[2] = (uint8\_t)(FLASH_PROGRAM_TIME << 8);
        buffer[3] = 0;
        break;
    case DFU_MEDIA_ERASE:
    default:
        buffer[1] = (uint8\_t)FLASH_ERASE_TIME;
        buffer[2] = (uint8\_t)(FLASH_ERASE_TIME << 8);
        buffer[3] = 0;
        break;
    }
    return (USBD_OK);
  /\* USER CODE END 5 \*/
}

6.2 修改main.c

添加APP程序入口函数指针。

/\* Private typedef -----------------------------------------------------------\*/
/\* USER CODE BEGIN PTD \*/
typedef void (\*pFunction)(void);
/\* USER CODE END PTD \*/

添加用于加载APP程序的变量、外部按键的判断、APP程序加载以及USB DFU初始化功能。

/\*\*
 \* @brief The application entry point.
 \* @retval int
 \*/
int main(void)
{
  /\* USER CODE BEGIN 1 \*/
  pFunction JumpToApplication;
  uint32\_t JumpAddress;
  /\* USER CODE END 1 \*/

  /\* MCU Configuration--------------------------------------------------------\*/

  /\* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. \*/
  HAL\_Init();

  /\* USER CODE BEGIN Init \*/

  /\* USER CODE END Init \*/

  /\* Configure the system clock \*/
  SystemClock\_Config();

  /\* USER CODE BEGIN SysInit \*/

  /\* USER CODE END SysInit \*/

  /\* Initialize all configured peripherals \*/
  MX\_GPIO\_Init();
  MX\_USB\_DEVICE\_Init();
  MX\_USART1\_UART\_Init();
  /\* USER CODE BEGIN 2 \*/
  printf("\r\n\*\*\*\*\*\* USB-DFU Example \*\*\*\*\*\*\r\n\r\n");
  
  //读取PA0引脚电平决定是否进入APP以及判断APP程序入口地址是否存在或正确
  //按下按键进入DFU，不按按键进入Application程序
  if(HAL\_GPIO\_ReadPin(KEY1_GPIO_Port, KEY1_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
  {
    printf("Enter Application\r\n");
    /\* Test if user code is programmed starting from USBD\_DFU\_APP\_DEFAULT\_ADD address \*/
    if(((\*(__IO uint32\_t \*)USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD) & 0x2FFE0000) == 0x20000000)
    {
      /\* Jump to user application \*/
      JumpAddress = \*(__IO uint32\_t \*)(USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD + 4);
      JumpToApplication = (pFunction)JumpAddress;
 
      /\* Initialize user application's Stack Pointer \*/
      \_\_set\_MSP(\*(__IO uint32\_t \*) USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD);
      \_\_disable\_irq(); //此处官方代码未放置关闭中断，在跳转app的时候会出问题！！！！！！
      JumpToApplication();
    }
  }
  printf("Key Down Enter DFU\r\n");
  MX\_USB\_DEVICE\_Init();
  /\* USER CODE END 2 \*/

  /\* Infinite loop \*/
  /\* USER CODE BEGIN WHILE \*/
  while (1)
  {
    /\* USER CODE END WHILE \*/

    /\* USER CODE BEGIN 3 \*/
  }
  /\* USER CODE END 3 \*/
}

将程序编译烧录到开发板中

七、编写Application程序

7.1 修改main.c

屏蔽掉多余代码，替换打印信息

7.2 修改程序下载地址

修改成跟STM32CubeMX中USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD设置的一样的地址

将程序编译烧录到开发板中

八、查看打印

没有按下按键，经过Bootloader程序跳转到Application程序
按下KEY1按键，并按RESET按键重启，在Bootloader程序中进入DFU模式

九、下载和使用DFU升级工具

9.1 DfuSe USB设备固件升级软件

官网下载：https://www.st.com/content/st_com/zh/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-programmers/stsw-stm32080.html
百度网盘：https://pan.baidu.com/s/1xViNHEScvAjn9xH1s6Zrgw?pwd=0ypj 提取码：0ypj

安装驱动
找到安装DfuSe目录下的Bin\Driver对应的Windows版本驱动。
编译待升级的Application程序，生成.hex文件
这里修改了打印内容，表示升级后的程序。

找到生成的.hex文件。
打开Dfu file manager，将.hex文件转成.dfu文件
找到安装DfuSe目录下的Dfu file manager。

这里的Target ID有不同的值，其中0代表片内Flash；1代表外部Flash；2代表外部Nor Flash。因此我们这里选择0，点击S19 or Hex选择hex文件即可生成DFU文件。
按下KEY1按键，进入DFU模式

注意： 如果设备带有感叹号，则参考下面十一、注意事项

打开DfuSeDemo，更新固件
找到安装DfuSe目录下的DfuSeDemo。

点击Choose加载之前转换的.dfu文件；勾选校验功能。

点击Update完成擦除与下载；另外，可以通过点击Verify验证是否下载成功。
重启设备，查看打印
Application程序升级成为Application2程序

9.2 STM32CubeProgrammer

官网下载：https://www.st.com/zh/development-tools/stm32cubeprog.html
百度网盘：https://pan.baidu.com/s/133ahMS2G6lswQzw-G_7fMA?pwd=hece 提取码：hece

编译待升级的Application程序，生成.hex文件
这里修改了打印内容，表示升级后的程序。

找到生成的.hex文件。
打开STM32CubeProgrammer，切换到Erasing&Programming擦除和烧录界面，勾选烧录验证和烧录后重启选项
按下KEY1按键，进入DFU模式

注意： 如果设备带有感叹号，则参考下面十一、注意事项

选择USB，刷新端口，点击Connect进行连接

点击Browse加载之前新编译的.hex文件；开启烧录。
重启设备，查看打印
Application程序升级成为Application2程序

十、工程代码

链接：https://pan.baidu.com/s/1FKdwTyTmybeeNYFKDk43VA?pwd=t2an 提取码：t2an

十一、注意事项

用户代码要加在 USER CODE BEGIN N 和 USER CODE END N 之间，否则下次使用 STM32CubeMX 重新生成代码后，会被删除。

如果USB端口出现感叹号设备无法启动的问题，可适当将堆改大，如0x400

• 由 Leung 写于 2022 年 12 月 30 日

• 参考：利用STM32CubeMX软件生成USB_DEVICE_DFU升级程序
　　　　 STM32 USB DFU功能