【固件升级】Bootloader(三)

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原创 2024-09-19 17:56:08 1.6k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

【RT-Thread】STM32F1片内Flash实现Bootloader 本文基本实现STM32F1的Bootloader功能，并通过Ymodem进行程序升级，但这只是从PC端到设备升级，过程中也还存一些小问题，并不算真正意义上的OTA远程升级。当然通过串口通讯也可方便的扩展到其它无线通讯模块实现OTA功能。此外，RT-Thread官方给出的这个Bootloader升级方案确实极大的简化了OTA开发过程，提高了开发效率。阅读详情

1. bootloader方案

类型	作用	说明
RT_thread	BOOT	带操作系统-使用组件-精简
裸机	BOOT	精简

关于bootloader的软件方案要求
第一点要求必须占用资源小
易于移植扩展
方便灵活修改
带操作系统与裸机之争
上面这点的解决方案是易于移植，不管是裸机或操作系统
把功能性文件放在同一个.c .h 文件中
逻辑函数封装好即可

2. 资料整理

2.1 开源 Bootloader 框架 - RT-FOTA

RT-Thread 官方推出了 STM32 系列单片机的通用 bootloader, 在其网站可以通过网页配置就可以生成 bootloader 的烧录文件，使广大嵌入式工程师不用编写一行代码，就能够轻松完成自己产品的 bootloader 功能。但是由于 RTT 官方的 bootloader 软件 RT-OTA 是商用性质，不公开源码，不仅仅限制了在其他平台的移植，而且也不方便加入产品的特定功能。本人软件水平有限，但是基于对开源精神的崇拜和 RTT 多年的感情，蒙发出利用业余时间编写一款开源的且基于 RTT 系统 bootloader 通用软件，贡献给大家。

【RT-FOTA 主要的功能】
支持 RTT 官方的 RBL 打包软件，使用方式也一致。目前支持包括 CRC32、AES256、quicklz 和 fastlz 功能；
支持命令行模式（FINSH 组件）和出厂固件恢复；
支持 FLASH 分区（FAL 组件）；
支持功能扩展（RTT 组件）；
其他功能可自行方便扩展；

原始工程编译大小
Program Size: Code=74574 RO-data=8910 RW-data=636 ZI-data=14836

占用flash:74574+8910+636 = 84120 = 82k
占用ram: 636+14836 = 15472 = 15k

可以看出这个资源占用挺大的
超出一般的BOOT容量大小

这个裁剪的话价值不大
不如自己写

可以参考借鉴
所以不选用

2.2 STM32 通用 Bootloader RT_thread

在这里插入图片描述

功能虽好，但是不支持自由修改逻辑，芯片型号支持少
这一点很不灵活
所以不选用
但是可以学习一下这些功能，
师夷长技以制夷

2.3 rtthread新建工程

自己新建一个工程
然后添加修改
这样灵活性最大
方便维护扩展

软件方案组成
RT_thread+组件+用户逻辑

2.4 Quick bootloader

Quick bootloader 是一个用于快速制作bootloader的组件
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
组件可以裁剪使用
功能设计的挺全面的

获取组件
方式1：通过 Env配置工具或 RT-Thread studio 开启软件包，根据需要配置各项参数；
配置路径为 RT-Thread online packages -> system -> qboot
注意：
这个是带操作系统的，必然占用ROM大
所以放弃

2.5 FAT组件

在这里插入图片描述

2.6 SFUD

在这里插入图片描述

2.7 EasyFlash

在这里插入图片描述

2.8 理解

在这里插入图片描述
这张图很好理解
三者的关系

看到鸡汤喝点
在这里插入图片描述
人只要成功一次，就能换一顶帽子，

3. 新建工程开始操作

参考链接
https://blog.youkuaiyun.com/qq_33591039/article/details/121562204

3.1 新建工程

在这里插入图片描述

3.2 构建编译

在这里插入图片描述
可以看到FLASH占用55K , RAM占用5K
需要裁剪

BOOT硬件
硬件SPI四个引脚
一个LED引脚

3.3 设置CubeMX

设置flash使用的SPI
设置LED使用的GPIO
设置 NVIC
RT-Thread 操作系统重定义
HardFault_Handler、PendSV_Handler、SysTick_Handler 中断函数，
为了避免重复定义的问题，在生成工程之前，需要在中断配置中，代码生成的选项中，
取消选择三个中断函数（
对应注释选项是 Hard fault interrupt, Pendable request, Time base :System tick timer）

3.4 解决报错

关于SConscript 文件的修改网上有很多资料
语法不深究

报错：
描述资源路径位置类型
fatal error: stm32l0xx_hal_exti.h: No such file or directory stm32l0xx_hal_conf.h /boot/cubemx/Inc 第 192 行 C/C++ 问题
问题：
CUBEMX是新版的,生成的hal_confg.h里面带了#include stm32f1xx_hal_exti.h
但是RTT里面的是库不是最新的,里面没有这个文件,所以就报错了
解决：
可以屏蔽掉或者找一个文件放进去
#ifdef HAL_EXTI_MODULE_ENABLED
// #include “stm32l0xx_hal_exti.h”
#endif /* HAL_EXTI_MODULE_ENABLED */

3.5 再次编译

在这里插入图片描述
可以看到资源占用挺大，需要裁剪

3.6 rt_thread setting

在这里插入图片描述

关掉不必要的系统设置
编译后大小
RAM: 3.59k
ROM: 13.9K
这个快14K了，资源占用太大了，这种方式放弃

3.7 优化等级

参考链接
https://gitee.com/rtthread/docs-online/blob/master/rt-thread-version/rt-thread-standard/application-note/system/optimization/Optimize-code-size/an0049-optimize-code-size.md

RT-Thread-Studio 使用的是 GCC 编译器，GCC 编译器对代码的编译优化有一系列的配置项，大体分为五个优化等级：-O0、-O1、-O2、-O3 和 -Os。

-O0：关闭所有优化选项，是 GCC 默认的等级，目的是让编译器减少编译时间并使调试产生预期的结果。在 RT-Thread-Studio 中，默认也是配置的该选项，如果编译的代码尺寸较大，我们建议更换优化等级（一般我们会选择 O2 等级）。

-O1：这是最基本的优化等级。编译器会在不花费太多编译时间的同时试图生成更快更小的代码。这些优化是非常基础的，但一般这些任务肯定能顺利完成。

-O2：O1 的进阶。这是推荐的优化等级，除非你有特殊的需求。O2 会比 O1 启用更多的优化选项。当设置了 O2 等级后，编译器会试图增加编译的时间和提升生成代码的性能（我们一般选用此优化等级完成编译任务）。

-O3：这是最高的优化等级，O3 开启了 O2 指定的所有优化，并启用了更多的优化选项。例如构建用于保存变量的伪寄存器网络（使得调试更加困难）、优化循环执行过程等。开启 O3 优化不一定会减少代码尺寸，有可能会为了减少代码执行时间反而增加代码体积。一般我们不使用此优化等级。

-Os：该这个等级用来优化代码尺寸。其中启用了 O2 中不增加目标文件大小的优化选项。这对于磁盘空间极其紧张或者 CPU 缓存较小的机器非常有用。一般使用 O2 等级之后发现生成的目标文件尺寸偏大，可以尝试使用 Os 等级进一步的优化。下表是GCC 优化等级列表。