STM32 固件升级：原理、方法与应用详解

# 1. STM32 固件升级概述

STM32 固件升级是指通过特定的方法将新的固件程序写入到 STM32 微控制器中，从而更新设备的功能或修复缺陷。固件升级对于保持设备的正常运行、提升性能和安全性至关重要。

固件升级涉及以下几个关键概念：

- **固件：**存储在微控制器中的可执行程序，控制设备的行为。
- **升级：**将新固件写入设备的过程，替换现有固件。
- **升级方法：**用于传输新固件到设备的各种技术，如串口、USB 或无线。
- **升级应用：**固件升级可以用于增强功能、修复缺陷或进行产品维护。

# 2. 固件升级原理**

**2.1 固件存储结构**

STM32 固件通常存储在闪存中，闪存是一种非易失性存储器，即使在断电后也能保留数据。STM32 闪存通常划分为多个扇区，每个扇区包含一定数量的页。页是闪存写入和擦除的基本单位。

**2.2 固件升级流程**

固件升级流程通常包括以下步骤：

- **擦除目标扇区：**在升级新固件之前，需要擦除目标扇区以清除旧固件。
- **写入新固件：**将新固件写入目标扇区。
- **验证新固件：**读取并验证新固件以确保写入成功。
- **更新引导记录：**更新引导记录以指向新固件。

**代码块：**

// 擦除扇区
HAL_FLASH_Erase(FLASH_TYPEERASE_SECTORS, sector_address, num_sectors);

// 写入新固件
HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_FLASHWORD, address, data);

// 验证新固件
uint32_t data_read = HAL_FLASH_Read(FLASH_TYPEPROGRAM_FLASHWORD, address);
if (data_read != data) {
  // 验证失败
}

// 更新引导记录
HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_FLASHWORD, BOOTLOADER_ADDRESS, BOOTLOADER_DATA);

**逻辑分析：**

* `HAL_FLASH_Erase` 函数擦除指定扇区。
* `HAL_FLASH_Program` 函数将数据写入指定地址。
* `HAL_FLASH_Read` 函数读取指定地址的数据。
* 如果读取的数据与写入的数据不匹配，则验证失败。
* `HAL_FLASH_Program` 函数将引导记录数据写入指定地址。

**参数说明：**

* `FLASH_TYPEERASE_SECTORS`：扇区擦除类型。
* `sector_address`：要擦除的扇区地址。
* `num_sectors`：要擦除的扇区数量。
* `FLASH_TYPEPROGRAM_FLASHWORD`：字编程类型。
* `address`：要写入的地址。
* `data`：要写入的数据。
* `BOOTLOADER_ADDRESS`：引导记录地址。
* `BOOTLOADER_DATA`：引导记录数据。

# 3. 固件升级方法

### 3.1 串口升级

#### 3.1.1 原理与步骤

串口升级是通过串口通信将固件数据从升级工具传输到目标设备。其原理如下：

- **建立串口连接：**使用串口线连接升级工具和目标设备。
- **配置串口参数：**设置波特率、数据位、停止位和校验位等串口参数，确保两端设备的串口配置一致。