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如何使用CubeMx生成一個DFU工程

1 前言

DFU用來做IAP是很友善的，可以直接通過USB來對APP進行更新，是以，掌握DFU的制作還是挺有好處，特别是使用CubeMx工具可以快速制作，本文将基于STM3240G-EVL評估闆來一步一步實作一個DFU的IAP工程。

2 制作CubeMx工程

建立一個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：

如何使用CubeMx生成一個DFU工程

圖1 時鐘樹設定

如上圖，STM3240G-EVAL評估闆使用的是25M HSE。

Configuration:

NVIC中将USB中斷優先級調為5,PG15的标簽設定為USER_BTN，此外還需要設定中間件USB DFU參數，如下圖：

如何使用CubeMx生成一個DFU工程

圖2 USB DFU參數設定

如上圖，紅色框内為需要修改的代碼，0x0800C000為需要為使用者程式APP燒錄的起始位址，字元串“@Internal Flash /0x08000000/03*016Ka,01*016Kg,01*064Kg,07*128Kg”實際為USB DFU類的interface字元串描述符，在USB DFU标準檔案中有提到可選接口可以使用一個對應的接口字元串來表示此可選接口對應的目标裝置的存儲塊資訊，但如何具體規定的，DFU标準(DFU_1.1)并沒有要求，是開放的，如下：

如何使用CubeMx生成一個DFU工程

圖3 DFU标準對接口字元串定義的描述

由此可見，接口字元串定義是可以自由定義的，那麼在這裡，由于使用到ST工具軟體DfuSe Demo(v3.0.5),那麼這個工具與USB DFU裝置就有一個自定義的接口字元串定義，用來表示目前MCU内部的FLASH組織結構。

接下來我們來看看MCU内部FLASH的組織，由于這裡的MCU是STM32F407IGHx，找到其參考文檔，并檢視其内部FLASH組織結構：

如何使用CubeMx生成一個DFU工程

圖4 STM32F407内部FLASH的組織結構

如上圖，STM32F407内部FLASH包含4個16K扇區+1個64K扇區+7個128K扇區，并且起始位址為0x0800 0000,是以它對應的接口字元串表示為: “@Internal Flash /0x08000000/03*016Ka,01*016Kg,01*064Kg,07*128Kg”, Internal Flash為在工具軟體顯示的名稱，0x08000000為起始位址，03*016Ka表示3個16K大小隻讀的扇區，01*064Kg表示1個64K大小的可讀寫扇區，07*128Kg表示7個128K大小的可讀寫扇區，字尾a表示隻讀，字尾g表示可讀寫。這個就是工具軟體DfuSe Demo(v3.0.5)與DFU裝置之間的約定。如下：

如何使用CubeMx生成一個DFU工程

圖5 DfuSeDemo軟體中所顯示的内部FLASH的可讀寫屬性

知道了這些資訊後，我們再回過頭來看APP的起始位址0x0800C000，那麼APP的起始位址該如何得來的？有什麼要求？與這個接口字元串之間是否有關系？

到目前為止，我們可以确定地是，APP_DEFAULT_ADD的位址必須是位于接口字元串表示的可讀寫的位址範圍内，也就是第4個扇區起(前3個扇區都是隻讀的)，不然是燒錄不進去的。其他問題我們先暫且放一放，後續我們回過頭來會回答這個問題。

Project Setting :

堆設定為0x500,棧大小設定為0x2000。

如何使用CubeMx生成一個DFU工程

圖6 堆棧設定

另外，在進階設定中，設定先不調用對USB DFU的初始化：

如何使用CubeMx生成一個DFU工程

圖7 進階設定

最後生成代碼。

3 代碼完善

對生成後的代碼是可以直接編譯通過的，我們這裡使用的是IAR，當然你也可以使用MDK，由于不同編譯器編譯的最終檔案大小有所差異，而APP的偏移位址在一定程度上也是有考慮到這個DFU本身代碼大小的，接下來我們都将以IAR為例。

打開usbd_duf_if.c檔案，這個檔案就是USB DFU CLASS與本地對接的接口實作檔案，我們需要對這個源檔案内沒有接口填充其具體實作内容，當然，我們主要的目的是想借助DFU這個IAP來實作對APP的更新和跳轉，而這些接口就是實作對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，初始化實作對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，實作對FALSH的上鎖。

uint16_t MEM_If_Erase_FS(uint32_t Add)
{
  /* USER CODE BEGIN 2 */ 
  uint32_t startsector = ;
  uint32_t sectornb = ;
  /* 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 = ;
  status = HAL_FLASHEx_Erase(&eraseinitstruct, &sectornb);

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

如上，實作對FLASH擦除操作。對應的GetSector函數實作如下：

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

 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  */ 
  uint32_t i = ;

  for(i = ; i < Len; i+=)
  {
    /* Device voltage range supposed to be [V to V], 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 ;
      }
    }
    else
    {
      /* Error occurred while writing data in Flash memory */
      return ;
    }
  }
  return ;
  /* USER CODE END  */ 
}

如上，實作對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  */ 
  uint32_t i = ;
  uint8_t *psrc = src;

  for(i = ; i < Len; i++)
  {
    dest[i] = *psrc++;
  }
  /* Return a valid address to avoid HardFault */
  return (uint8_t*)(dest);
  /* USER CODE END 4 */ 
}

讀FLASH接口實作。

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[] = (uint8_t)FLASH_PROGRAM_TIME;
    buffer[] = (uint8_t)(FLASH_PROGRAM_TIME << );
    buffer[] = ;
    break;

  case DFU_MEDIA_ERASE:
    buffer[] = (uint8_t)FLASH_ERASE_TIME;
    buffer[] = (uint8_t)(FLASH_ERASE_TIME << );
    buffer[] = ;
  default:

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

擷取狀态接口實作。

接下來實作從DFU跳轉到APP的功能，在main函數中 :

/* USER CODE BEGIN  */
    if(HAL_GPIO_ReadPin(USER_BTN_GPIO_Port,USER_BTN_Pin) ==GPIO_PIN_SET)
    {
    /* Test if user code is programmed starting from address  */
    if(((*(__IO uint32_t*)USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD) &  ) == )
    {
      /* Jump to user application */
      JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (USBD_DFU_APP_DEFAULT_ADD + );
      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  */

這樣代碼就大體修改完了，再次編譯下，生成最終可執行檔案。我們得到IAR如下編譯資訊：

bytes of readonly  code memory
      bytes of readonly  data memory
    bytes of readwrite data memory

那麼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(扇區0和1都是16K大小)，那麼APP至少應該是從扇區2開始。

此時，我們回過頭去看之前提到的APP偏移位址的問題，此處結合之前說到的APP必須是第4個扇區起，那麼最終APP的位址應該設定在第4個扇區的起始位置，也就是扇區3的位置，從圖4可知，扇區3的起始位置為0x0800C000，這樣我們回到CubeMx中将其設定，這也就是為什麼APP位址設定為0x0800C000的原因。

重新編譯并燒錄進MCU，接下來連接配接USB到PC，接可是識别這個DFU裝置，并通過DfuSeDemo這個軟體更新APP了。

4 制作APP工程需要注意事項

不同編譯器設定方式略有不同，在IAR中：

首先将system_stm32f4xx.c檔案中找到VECT_TAB_OFFSET宏定義 :

即将中斷向量表的偏移位置相應偏移0xC000.

接下來修改連接配接選項 :

如何使用CubeMx生成一個DFU工程
如何使用CubeMx生成一個DFU工程

圖8 IAR連結設定

MDK中：

 

首先也是修改system_stm32f4xx.c檔案中的VECT_TAB_OFFSET宏定義.

接着 :

如何使用CubeMx生成一個DFU工程

圖9 Target設定

相應設定好了接可以了。

5 測試

最後就是通過ST的軟體Dfu File Manager這個軟體将APP的HEX檔案或BIN檔案轉化成dfu檔案，然後通過DfuSeDemo這個軟體導入dfu檔案，最終燒錄APP到0x0800C000這個位址了，最終驗證是可以運作的。

6 總結

  1. APP的起始位址應該設定為扇區的起始位址，且即使沒有重疊，也不能放在IAP的所在扇區。
  2. APP的起始位址必須在USB DFU CLASS接口字元串所描述的可讀寫扇區範圍内。

另外附上源碼示例：http://download.csdn.net/detail/flydream0/9730940

stm32 STM32的世界之旅 USB DFU
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