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如何使用CubeMx生成一個DFU工程

來源：程序員人生發(fā)布時間：2017-02-24 10:46:51 閱讀次數：9035次

1 前言

DFU用來做IAP是很方便的，可以直接通過USB來對APP進行升級，因此，掌握DFU的制作還是挺有好處，特別是使用CubeMx工具可以快速制作，本文將基于STM3240G-EVL評估板來1步1步實現1個DFU的IAP工程。

2 制作CubeMx工程

新建1個STM32F407IGHx工程:
Pinout:

Peripherals:
RCC->High Speed Clock(HSE):Crystal/Ceramic Resonator
SYS->Debug:Serial Wire
USB_OTG_FS->Mode:Device_Only
MiddleWares
USB_DEVICE->Class For FS IP:Download Firmware Update Class(DFU)

再配置PG15腳為GPIO_Input模式。

Clock Configuration：

圖1 時鐘樹設置

如上圖，STM3240G-EVAL評估板使用的是25M HSE。
Configuration:
NVIC中將USB中斷優(yōu)先級調為5,PG15的標簽設置為USER_BTN，另外還需要設置中間件USB DFU參數，以下圖：

圖2 USB DFU參數設置

如上圖，紅色框內為需要修改的代碼，0x0800C000為需要為用戶程序APP燒錄的起始地址，字符串“@Internal Flash /0x08000000/03*016Ka,01*016Kg,01*064Kg,07*128Kg”實際為USB DFU類的interface字符串描寫符，在USB DFU標準文件中有提到可選接口可使用1個對應的接口字符串來表示此可選接口對應的目標裝備的存儲塊信息，但如何具體規(guī)定的，DFU標準(DFU_1.1)并沒有要求，是開放的，以下：

圖3 DFU標準對接口字符串定義的描寫
因而可知，接口字符串定義是可以自由定義的，那末在這里，由于使用到ST工具軟件DfuSe Demo(v3.0.5),那末這個工具與USB DFU裝備就有1個自定義的接口字符串定義，用來表示當前MCU內部的FLASH組織結構。

接下來我們來看看MCU內部FLASH的組織，由于這里的MCU是STM32F407IGHx，找到其參考文檔，并查看其內部FLASH組織結構：

圖4 STM32F407內部FLASH的組織結構
如上圖，STM32F407內部FLASH包括4個16K扇區(qū)+1個64K扇區(qū)+7個128K扇區(qū)，并且起始地址為0x0800 0000,所以它對應的接口字符串表示為: “@Internal Flash /0x08000000/03*016Ka,01*016Kg,01*064Kg,07*128Kg”, Internal Flash為在工具軟件顯示的名稱，0x08000000為起始地址，03*016Ka表示3個16K大小只讀的扇區(qū)，01*064Kg表示1個64K大小的可讀寫扇區(qū)，07*128Kg表示7個128K大小的可讀寫扇區(qū)，后綴a表示只讀，后綴g表示可讀寫。這個就是工具軟件DfuSe Demo(v3.0.5)與DFU裝備之間的約定。以下：
DfuSeDemo軟件中所顯示的內部FLASH的可讀寫屬性

圖5 DfuSeDemo軟件中所顯示的內部FLASH的可讀寫屬性
知道了這些信息后，我們再回過頭來看APP的起始地址0x0800C000，那末APP的起始地址該如何得來的？有甚么要求？與這個接口字符串之間是不是有關系？

到目前為止，我們可以肯定地是，APP_DEFAULT_ADD的地址必須是位于接口字符串表示的可讀寫的地址范圍內，也就是第4個扇區(qū)起(前3個扇區(qū)都是只讀的)，不然是燒錄不進去的。其他問題我們先暫且放1放，后續(xù)我們回過頭來會回答這個問題。

Project Setting :
堆設置為0x500,棧大小設置為0x2000。

圖6 堆棧設置
另外，在高級設置中，設置先不調用對USB DFU的初始化：

圖7 高級設置

最后生成代碼。

3 代碼完善

對生成后的代碼是可以直接編譯通過的，我們這里使用的是IAR，固然你也能夠使用MDK，由于不同編譯器編譯的終究文件大小有所差異，而APP的偏移地址在1定程度上也是有斟酌到這個DFU本身代碼大小的，接下來我們都將以IAR為例。

打開usbd_duf_if.c文件，這個文件就是USB DFU CLASS與本地對接的接口實現文件，我們需要對這個源文件內沒有接口填充其具體實現內容，固然，我們主要的目的是想借助DFU這個IAP來實現對APP的升級和跳轉，而這些接口就是實現對FLASH讀寫的操作。

uint16_t MEM_If_Init_FS(void)
{ 
  /* USER CODE BEGIN 0 */ 
    HAL_FLASH_Unlock();
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 0 */ 
}

如上，初始化實現對FALSH的解鎖。

uint16_t MEM_If_DeInit_FS(void)
{ 
  /* USER CODE BEGIN 1 */ 
    HAL_FLASH_Lock();
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 1 */ 
}

對應地，反初始化時，實現對FALSH的上鎖。

uint16_t MEM_If_Erase_FS(uint32_t Add)
{
  /* USER CODE BEGIN 2 */ 
  uint32_t startsector = 0;
  uint32_t sectornb = 0;
  /* Variable contains Flash operation status */
  HAL_StatusTypeDef status;
  FLASH_EraseInitTypeDef eraseinitstruct;

  /* Get the number of sector */
  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, &sectornb);

  if (status != HAL_OK)
  {
    return 1;
  }
  return 0;
  /* USER CODE END 2 */ 
}

如上，實現對FLASH擦除操作。對應的GetSector函數實現以下：

static uint32_t GetSector(uint32_t Address)
{
  uint32_t sector = 0;

 if((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_1) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_0))
  {
    sector = FLASH_SECTOR_0;
  }
  else if((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_2) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_1))
  {
    sector = FLASH_SECTOR_1;
  }
  else if((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_3) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_2))
  {
    sector = FLASH_SECTOR_2;
  }
  else if((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_4) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_3))
  {
    sector = FLASH_SECTOR_3;
  }
  else if((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_5) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_4))
  {
    sector = FLASH_SECTOR_4;
  }
  else if((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_6) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_5))
  {
    sector = FLASH_SECTOR_5;
  }
  else if((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_7) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_6))
  {
    sector = FLASH_SECTOR_6;
  }
  else if((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_8) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_7))
  {
    sector = FLASH_SECTOR_7;
  }
  else if((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_9) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_8))
  {
    sector = FLASH_SECTOR_8;
  }
  else if((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_10) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_9))
  {
    sector = FLASH_SECTOR_9;
  }
  else if((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_11) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_10))
  {
    sector = FLASH_SECTOR_10;
  }
  else
  {
    sector = FLASH_SECTOR_11;
  }
  return sector;
}

寫操作：

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 2;
      }
    }
    else
    {
      /* Error occurred while writing data in Flash memory */
      return 1;
    }
  }
  return 0;
  /* USER CODE END 3 */ 
}

如上，實現對FLASH的寫操作。

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 */ 
}

讀FLASH接口實現。

uint16_t MEM_If_GetStatus_FS (uint32_t Add, uint8_t Cmd, uint8_t *buffer)
{
  /* USER CODE BEGIN 5 */ 
  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:
    buffer[1] = (uint8_t)FLASH_ERASE_TIME;
    buffer[2] = (uint8_t)(FLASH_ERASE_TIME << 8);
    buffer[3] = 0;
  default:

    break;
  }
  return  (USBD_OK);
  /* USER CODE END 5 */  
}

獲得狀態(tài)接口實現。

接下來實現從DFU跳轉到APP的功能，在main函數中 :

/* USER CODE BEGIN 2 */
    if(HAL_GPIO_ReadPin(USER_BTN_GPIO_Port,USER_BTN_Pin) ==GPIO_PIN_SET)
    {
    /* Test if user code is programmed starting from address 0x0800C000 */
    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);
      JumpToApplication();
    }
    }
    MX_USB_DEVICE_Init();
  /* USER CODE END 2 */

這樣代碼就大體修改完了，再次編譯下，生成終究可履行文件。我們得到IAR以下編譯信息：

18 170 bytes of readonly  code memory
     290 bytes of readonly  data memory
  12 517 bytes of readwrite data memory

``
那末DFU這個IAP本身所占ROM大小為(18170+290 )/1024 =18.02K,從圖4中我們可以得知，它需要占用兩個扇區(qū)(扇區(qū)0和1都是16K大小)，那末APP最少應當是從扇區(qū)2開始。

此時，我們回過頭去看之條件到的APP偏移地址的問題，此處結合之前說到的APP必須是第4個扇區(qū)起，那末終究APP的地址應當設置在第4個扇區(qū)的起始位置，也就是扇區(qū)3的位置，從圖4可知，扇區(qū)3的起始位置為0x0800C000，這樣我們回到CubeMx中將其設置，這也就是為何APP地址設置為0x0800C000的緣由。

重新編譯并燒錄進MCU，接下來連接USB到PC，接可是辨認這個DFU裝備，并通過DfuSeDemo這個軟件升級APP了。
`##4 制作APP工程需要注意事項
不同編譯器設置方式略有不同，在IAR中：
1 首先將system_stm32f4xx.c文件中找到VECT_TAB_OFFSET宏定義 :