STM32自定义Bootloader开发及RS485在线编程问题咨询

背景与方案概述 #

两块搭载STM32的开发板通过RS-485互联（各板配备UART转RS-485收发器），因无法修改PCB使用ST官方Bootloader及BOOT0引脚，需开发自定义Bootloader。

Flash分区规划 #

• B-1 Flash分为3部分：
  • 20KB：Bootloader
  • 120KB：B-2应用缓冲区
  • 360KB：B-1主应用
• B-2 Flash分为2部分：
  • 20KB：Bootloader
  • 100KB：主应用

Bootloader执行逻辑 #

// B1: starts from bootloader 
for (5 seconds) {
    // check for the boot command from UART 
    if (command received) {
        // send boot and reset command to B-2 and receive ack
        // start the boot mode
        while (boot mode not aborted) {
            // receive command packet containing address
            if (command == header && address == B1) {
                // prompt for the main .hex file and store it in B-1 partition
            } else if (command == header && address == B2) {
                // prompt for the main .hex file and store it in B-2 partition
                // send header and the app to B-2 using rs-485 port
            } else if (command == abort) {
                break from while loop
            }
        }
    } else {
        // do nothing
    }
}
// jump to main application

疑问与解答 #

疑问1：无GPIO连接时，能否通过Flash标志位激活B-2的Boot模式？ #

完全可行，具体实现思路：

• 在B-2的Flash中预留一块独立的标志存储区域（建议选Bootloader分区内的空闲扇区，或单独划分一个小扇区，确保不会被主应用或Bootloader的擦写操作覆盖）
• B-2的Bootloader启动后，优先检查该标志位：
  • 若标志位为预设的“Boot模式触发值”，则跳过主应用跳转，进入RS-485等待接收的Boot状态
  • 若标志位正常，则直接跳转至主应用
• 触发流程：B-1发送Boot命令时，先通过RS-485向B-2的主应用发送指令，让B-2主应用写入标志位，随后执行软复位；B-2复位后进入Bootloader，检测到标志位即进入Boot模式，操作完成后需清除标志位，避免下次启动误触发

疑问2：能否直接将UART输入数据流写入应用Flash区域？ #

不能直接按示例代码操作，STM32 Flash写入有严格的硬件约束，示例代码存在以下问题：

1. Flash写入前必须擦除：STM32 Flash只能从1改写为0，写入前必须先擦除对应扇区（扇区大小依STM32型号而定），直接写入会导致数据异常或硬件错误
2. 地址访问限制：Flash属于只读存储区域，不能直接将UART接收的指针指向Flash地址，需先将数据接收至RAM缓冲区，再通过Flash编程API写入
3. 无数据校验：逐字节直写缺乏校验机制，传输过程中出现错误无法及时发现

正确的操作流程示例：

// 1. 先将UART数据接收至RAM缓冲区
uint8_t ram_buf[APP_BUFFER_SIZE];
for (uint32_t i = 0; i < size_of_app; i++) {
    HAL_UART_Receive(&uartPort, &ram_buf[i], 1, timeout);
}

// 2. 校验数据完整性（如CRC、校验和）
if (verify_data(ram_buf, size_of_app) != OK) {
    // 校验失败，执行错误处理
    return;
}

// 3. 擦除目标Flash扇区
uint32_t flash_addr = B2_APP_FLASH_MEMORY_PARTITION_START_ADDRESS;
FLASH_EraseInitTypeDef erase_init;
erase_init.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_SECTORS;
erase_init.Sector = get_sector_from_address(flash_addr); // 根据地址获取对应扇区
erase_init.NbSectors = get_sector_count(size_of_app); // 计算需要擦除的扇区数量
erase_init.VoltageRange = FLASH_VOLTAGE_RANGE_3; // 匹配芯片供电电压范围
uint32_t sector_error;
if (HAL_FLASHEx_Erase(&erase_init, &sector_error) != HAL_OK) {
    // 擦除失败，执行错误处理
    return;
}

// 4. 将RAM缓冲区数据写入Flash
for (uint32_t i = 0; i < size_of_app; i += 4) { // 按字写入，提升效率
    uint32_t data = *(uint32_t*)(ram_buf + i);
    if (HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD, flash_addr + i, data) != HAL_OK) {
        // 写入失败，执行错误处理
        return;
    }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者mehdi