从今天开始，像使用U盘一样，升级STM32

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 19:47:50

有没有想过，像使用U盘一样升级STM32固件，非常简单，非常方便

1:       插入电脑USB接口
2:       把升级固件拖到设备盘符
3:       升级完成

抛弃繁琐的USB DFU，抛弃落后的串口升级，让我们来谈谈U盘升级STM32

1. 为什么设计这个BOOT LOADER

在电子产品开发过程中，为了满足市场需要，经常是先开发出一个简单可用的版本，然后逐步迭代升级，修复bug，并增强系统功能
一个稳定，简单，安全的升级方式，就变得非常重要
对于嵌入式系统来说，常见的升级方式为
串口升级（私有协议或者X－Modem）
USB升级（DFU）
U盘升级（OTG）
网络升级
无线升级（OTA）
从技术来说，这几种升级方式大同小异，原理类似：都是一个Loader代理接收数据通道的数据，然后解密，烧录到FLASH中；但用户体验完全不同，拿串口升级来说，首先用户需要一个串口软件，然后对于没有硬件串口的PC来说，就需要一个USB转串口设备，对于不同PC平台，串口软件就不一样，这需要学习成本，过程繁琐；所以在一些需要用户自行升级远程设备的情况下，即便是通过电话指导，80%的用户仍然不知道怎么升级，导致失败

USB的DFU升级，也是类似的问题，它设计的初衷就是面向专业用户的，而不是小白！所以需要安装DFU软件，按照手册来一步步升级

OTA升级和网络升级，体验好些，可用做到无感升级，但不适合所有场景

而U盘升级，用户学习成本最低，U盘大家都知道，然后拷贝一个Bin文件进去，插入设备，重启设备，就完成升级了，非常简单。类似的变种，比如手机升级，是最先进的，直接将手机模拟成U盘，然后用户拷贝数据到手机，重启就好了，非常简单
在嵌入式系统中，还没这么方便的升级手段，虽然ARM的Mbed有一种类似的固件更新功能，但它是专门为调试器设计的，不能内嵌到用户MCU中
所以，我将手机升级的方案引入到嵌入式系统中，从而为大家提供一个实现稳定，安全，零学习成本的升级方案
经过一段时间的学习研究，有了这个USB MSD Bootloader

2. 功能特点

只占用15K FLASH空间
简单易用，直接拖拽文件进行固件升级，无需任何专业知识
采用USB大容量设备类，不用安装任何驱动
支持各种系统（Windows／Linux／Mac／Android）
不用开发任何上位机，提高产品效率
支持各种加密算法（AES256等），轻松安全升级
自动识别Bin，Hex，自定义加密固件（后缀为sec）文件
支持MD5文件校验机制，保证固件升级的完整性
显示设备升级状态信息
支持长文件名升级
多种措施保证系统健壮性，保证Bootloader不会被误擦除，保证APP合法性
支持用户自定义加密算法和完整校验算法，极致安全

3. 系统原理

系统开机上电后，Bootloader接管系统，初始化USB硬件，等待USB连接
Bootloader在启动后1秒内，检测USB是否连接PC：如果连接PC，则进入固件升级模式，执行第3步；超时则跳转第8步，尝试执行用户APP
Bootloader模拟成MSD设备，构建FAT16虚拟文件系统，U盘名为”Bootloader”，容量为100M，但具体实际可用空间，根据用户MCU来确定，建议不要复制除APP之外的无关文件
当用户复制文件到U盘时，Bootloader会判断文件后缀和判断文件size，如果size大于实际的MCU可用FLASH或者文件后缀不合法，则进入错误状态，更新状态文件，重新枚举USB
文件后缀和size通过检测后，Bootloader会截获PC发送文件数据流，并写入MCU 对应的Flash中
如果写入过程中出错，则终止操作，擦除APP内容，进入错误状态，更新状态文件，重新枚举USB
成功写入后，Bootloader更新状态文件，重新枚举USB，显示升级完成；但不会运行APP，只有拔掉USB后，再次重启，才会进入第8步，尝试运行APP
Bootloader检查APP固件的栈和入口函数合法性，只有通过检测后，才开始执行APP。检测判断条件是栈指针必须在RAM地址空间内，入口函数地址必须处于THUMB模式，并LSB为1
停止USB设备，关掉所有的中断，执行APP，APP开始接管系统

4. 支持芯片
STM32F101/3/5/7
重点来了，点击下面链接，下载固件

使用说明手册和使用文档，点击下载
2015-12-3 19:41 上传

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 19:52:47

本帖最后由 renjun_EMbest 于 2015-12-3 20:02 编辑

上传具体的使用方法截图
希望大家都能用这个工具来实现USB固件升级

starli · 发表于 2015-12-3 19:56:07

非常牛，如果能做到5K以下就更好了。

mega1702 · 发表于 2015-12-3 19:57:27

学习学习!!!

carryonli · 发表于 2015-12-3 20:00:34

好，正需要啊。

SkyGz · 发表于 2015-12-3 20:03:59

你的 U盘模式, USB接口怎么接, 用了STM32什么管脚实现与PC连机.........整毛线啊............

videofun · 发表于 2015-12-3 20:05:35

好东西，好好学习下，谢谢楼主分享

styleno1 · 发表于 2015-12-3 20:05:39

带U口的设备的实用技能

sblpp · 发表于 2015-12-3 20:06:33

感谢分享，不知道能不能在F407上运行呢？

bondxie3 · 发表于 2015-12-3 20:07:59

我们的产品都用SD卡升级, 卡还可以用于黑匣子功能的数据记录.

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 20:09:00

starli 发表于 2015-12-3 19:56
非常牛，如果能做到5K以下就更好了。

优化一下，可以做到5K左右
现在主要是为了提高速度，刻意增加了内存使用，因为STM32 FLASH是2K的，分配了2个2K的缓冲区

STM32的FLASH已经足够大了，15K占用，应该不是大问题

binaimei2007 · 发表于 2015-12-3 20:09:38

学习一下，谢谢楼主

sblpp · 发表于 2015-12-3 20:09:45

没有源码啊。。。还好之前下过一个开源的。跟MBed差不多。

cne53102 · 发表于 2015-12-3 20:10:34

有意思

wajlh · 发表于 2015-12-3 20:13:05

支持下楼主，新唐的单片机早就支持了

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 20:13:16

SkyGz 发表于 2015-12-3 20:03
你的 U盘模式, USB接口怎么接, 用了STM32什么管脚实现与PC连机.........整毛线啊............ ...

STM103就只有一个USB
1）Device模式
2）PA11，PA12

基本原理就是模拟U盘，然后做一个虚拟FAT16文件系统

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 20:14:26

sblpp 发表于 2015-12-3 20:06
感谢分享，不知道能不能在F407上运行呢？

最近也在用F4，回头支持一下F4的芯片

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 20:17:04

bondxie3 发表于 2015-12-3 20:07
我们的产品都用SD卡升级, 卡还可以用于黑匣子功能的数据记录.

本来打算也用SD卡升级，后来为了节省成本，用了内置的FLASH，仿真一个100M的U盘
然后就做了这个升级代码

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 20:18:30

wajlh 发表于 2015-12-3 20:13
支持下楼主，新唐的单片机早就支持了

我瞧瞧去

nightseas · 发表于 2015-12-3 20:19:35

这不就是类似于Nucleo的方式？只不过那个是下载到另一片STM32

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 20:23:16

nightseas 发表于 2015-12-3 20:19
这不就是类似于Nucleo的方式？只不过那个是下载到另一片STM32

新唐的不熟，哪个系列芯片，我研究研究

Mbed和Freescale采用过这种方式

nightseas · 发表于 2015-12-3 20:24:57

就是ST的Mbed板子

justloong · 发表于 2015-12-3 20:30:56

sblpp 发表于 2015-12-3 20:09
没有源码啊。。。还好之前下过一个开源的。跟MBed差不多。

能否分享下，学习学习

peterlzj · 发表于 2015-12-3 20:37:36

多谢楼主分享

fengyunyu · 发表于 2015-12-3 20:39:39

不错，空了仔细看下。

ztrx · 发表于 2015-12-3 20:39:42

renjun_EMbest 发表于 2015-12-3 20:17
本来打算也用SD卡升级，后来为了节省成本，用了内置的FLASH，仿真一个100M的U盘
然后就做了这个升级代码 ...

内置的FLASH，仿真一个100M的U盘,怎么做的

zhenglingo · 发表于 2015-12-3 20:43:49

对于大批量设备升级程序还是使用U盘升级方式更方便，很多坏境下不能随身带电脑过去。

yinzhongxing · 发表于 2015-12-3 20:45:43

不能升级完后自动重启设备吗

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 20:46:56

zhenglingo 发表于 2015-12-3 20:43
对于大批量设备升级程序还是使用U盘升级方式更方便，很多坏境下不能随身带电脑过去。 ...

嗯，应用场合不一样，USB升级，适合小型的消费级产品升级

那个U盘升级的方式，确实适合设备现场升级

大笨蛋1990 · 发表于 2015-12-3 20:47:43

不错，先收藏了

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 20:50:00

yinzhongxing 发表于 2015-12-3 20:45
不能升级完后自动重启设备吗

可以，刚开始也确实升级完成自动运行APP
但后来考虑了一下，还是采用了复位重启，这样状态更可控

LCRPN · 发表于 2015-12-3 20:52:52

你不放源码，我们怎么用加密呢？

（我不要求哈，只是提提，毕竟是你辛苦开发的。）

foxpro2005 · 发表于 2015-12-3 20:53:00

不错，感谢分享

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 20:53:11

ztrx 发表于 2015-12-3 20:39
内置的FLASH，仿真一个100M的U盘,怎么做的

PC 会通过SCSI命令，来查询设备容量，你截获到这个命令后，然后返回特定的值就好了

理论上：可以设置任意大小容量

这个值需要和虚拟FAT表匹配，不然系统拒绝接受，要求重新格式化

likebo · 发表于 2015-12-3 20:56:02

支持，正在琢磨自己弄这个功能。呵呵，谢谢啦

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 20:56:28

LCRPN 发表于 2015-12-3 20:52
你不放源码，我们怎么用加密呢？

（我不要求哈，只是提提，毕竟是你辛苦开发的。） ...

稍后开放一个lib和相应的加密API给各位用

LCRPN · 发表于 2015-12-3 21:02:15

renjun_EMbest 发表于 2015-12-3 20:56
稍后开放一个lib和相应的加密API给各位用

还是不敢用。

等我真需要用这个做产品的时候再找你买源码吧。

（我现在也在玩USB，刚把U盘搞定。）

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 21:03:23

LCRPN 发表于 2015-12-3 21:02
还是不敢用。

等我真需要用这个做产品的时候再找你买源码吧。

好，多交流

admvip · 发表于 2015-12-3 21:03:29

尝试烧录进学习板，可是电脑没有识别出U盘，插上没反应。

JQ_Lin · 发表于 2015-12-3 21:15:46

学习一下思路。
谢谢楼主。

mypear · 发表于 2015-12-3 21:17:28

厉害，收藏看看

lovecxm · 发表于 2015-12-3 21:21:07

虽然暂时没有用到stm32，但还是为你这个新方案点赞

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 21:22:50

admvip 发表于 2015-12-3 21:03
尝试烧录进学习板，可是电脑没有识别出U盘，插上没反应。

哪个片子

admvip · 发表于 2015-12-3 21:24:34

是STM32F103VE的片子

dragonbbc · 发表于 2015-12-3 21:25:04

这个比较屌，MARK先

281229961 · 发表于 2015-12-3 21:28:16

不错的东西

bobo89 · 发表于 2015-12-3 21:34:57

不错不错，看完了！

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 21:38:26

admvip 发表于 2015-12-3 21:24
是STM32F103VE的片子

我也用的也是103VE，用原子的板子调的，JFlash烧录HEX文件
你对比一下原理图

OurWay · 发表于 2015-12-3 21:39:17

这个新唐的，可以参考下，记得坛子里的 LGT仿真器也是类似方式升级的，另外使用NXP的LPC1343出厂都有这种 MSD的升级方式

admvip · 发表于 2015-12-3 21:45:09

renjun_EMbest 发表于 2015-12-3 21:38
我也用的也是103VE，用原子的板子调的，JFlash烧录HEX文件
你对比一下原理图

我用的是奋斗的STM32 MINI学习板，用JLink先将固件写入片子，写完后插入电脑USB，没有写用户文件，不知道是不是不识别的原因。

chenaiguo0503 · 发表于 2015-12-3 21:45:14

开放了hex，就已经类似开源了，

不过感觉还是没有SD卡进行升级方便

admvip · 发表于 2015-12-3 21:50:28

找到原因了，奋斗学习板USB接的是PA11和PA12，和楼主的硬件结构不一样。

justdomyself · 发表于 2015-12-3 21:57:06

试了下可以将文件写入成功但是无法运行每次重新上电都是进入boot 没有启动app

sanjue · 发表于 2015-12-3 21:57:36

留个名，以后说不定会用的上

foxpro2005 · 发表于 2015-12-3 21:58:26

功能上与LGT的JTAG工具在功能与使用上是基本上是差不多的， LGT的这个工具就是使用的新唐的MCU。
1）刚才试用了一下，感觉真心不错。
2） HEX加密可以使用标准加密算法，如果不放心，要使用自定义算法怎么操作？

wicy001 · 发表于 2015-12-3 22:03:18

标记下，明天看下。去年也想做了这个功能，板子都打好了，一直没动，哎。

chenhuiedu · 发表于 2015-12-3 22:03:50

这个应该好了对系统的开发与调试太有用了，先MARK下下，谢谢楼主的分享

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 22:14:03

justdomyself 发表于 2015-12-3 21:57
试了下可以将文件写入成功但是无法运行每次重新上电都是进入boot 没有启动app ...

用户APP的地址是：0x0800500

运行的时候，先拔掉USB，再上电，不然会一直在Loader模式

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 22:15:40

foxpro2005 发表于 2015-12-3 21:58
功能上与LGT的JTAG工具在功能与使用上是基本上是差不多的， LGT的这个工具就是使用的新唐的MCU。
1）刚才 ...

HEX是标准文件，不需要加密，任何符合Intel hex标准的文件（IAR，MDK，GCC）都可以

SEC文件是加密文件，需要自定义加密头和加密结构

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 22:18:07

admvip 发表于 2015-12-3 21:50
找到原因了，奋斗学习板USB接的是PA11和PA12，和楼主的硬件结构不一样。

不至于啊，USB都是PA11和PA12
你运行一下自己开发板的USB例子，看能不能跑起来

三且寺 · 发表于 2015-12-3 22:21:39

这个确实会很方便。学习下

FireHe · 发表于 2015-12-3 22:28:39

等楼主开源或出售源代码

yzn327 · 发表于 2015-12-3 22:30:13

坐等开源

菜包 · 发表于 2015-12-3 22:32:08

这个以前用其他芯片的时候搞过，后来实际应用发现还是有点问题，最终没用了，主要是两个方面：

1 因为boot运行时如果检测到USB连接，则会停留在boot中等待升级，而对于应用程序APP也要使用USB与PC通讯的情况，比如虚拟串口，则不能插着usb上电，必须先上电等app运行之后才能连接usb，影响用户体验

2 遇到用户的PC带有U盘病毒的时候，会往boot虚拟的U盘写病毒程序，虽然有校验，不会刷掉app，但是还是可能会扰乱用户升级过程

还有种情况是客户电脑装了加密系统，禁止U盘拷贝文件，但是允许使用USB串口通讯，这种适合用USBCDC配合上位机更好用，这也是我们公司一直使用的方式，毕竟升级不会很频繁，操作不那么傻瓜化，有时反而能避免非专业人员乱搞，呵呵

codefish · 发表于 2015-12-3 22:32:42

支持一下。有空试试。

请叫我中路杀神 · 发表于 2015-12-3 22:43:01

飞思卡尔的K60试过SD卡更新程序

toptrying · 发表于 2015-12-3 22:44:13

这个方法好，回头试试，谢谢

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-3 22:51:45

菜包发表于 2015-12-3 22:32
这个以前用其他芯片的时候搞过，后来实际应用发现还是有点问题，最终没用了，主要是两个方面：

1 因为boot ...

嗯，确实是这样的

前两个确实是问题

1）进入Boot模式这个问题，如果有外部硬件还好，可以配合一下；现在是1S延时加USB插入检测，也没有太好的解决方案
2）病毒这个，没深入研究，暂时不清楚是什么情况

这种USB升级方式，更适合小白，不需要上位机的简单场合

au8988 · 发表于 2015-12-3 22:52:53

确实是个好方法。学习一下。。

pchf005 · 发表于 2015-12-3 23:28:23

谢谢卤煮分享

kugel · 发表于 2015-12-4 00:29:30

不错，学习下

justdomyself · 发表于 2015-12-4 07:28:22

renjun_EMbest 发表于 2015-12-3 22:14
用户APP的地址是：0x0800500

运行的时候，先拔掉USB，再上电，不然会一直在Loader模式 ...

：0x0800500??

不是：0x08005000么？

还有，我的app带ucos的

Canbus007 · 发表于 2015-12-4 08:02:10

备用！！！回头试试

liliuqun · 发表于 2015-12-4 08:19:42

谢谢分享

Ray______ · 发表于 2015-12-4 08:21:20

openSDA好像也是这样？

jackrich · 发表于 2015-12-4 08:23:10

强列支持！

b260123292 · 发表于 2015-12-4 08:27:02

楼主这方式真好，在基本不增加成本的情况下实现了功能

ghostxdy · 发表于 2015-12-4 08:44:24

楼主好帅气！

sme · 发表于 2015-12-4 08:48:18

能弄个STM32F0系列的吗？

蓝蓝的恋 · 发表于 2015-12-4 08:49:20

这个好，之前DFU模式太麻烦，学习一下

与狼共舞 · 发表于 2015-12-4 08:49:59

这个东西确实大大的方便啊，多谢楼主

片羽之神 · 发表于 2015-12-4 08:50:22

太强大了！mark！！！

单飞 · 发表于 2015-12-4 08:54:33

做过U盘升级系统，不过需要单片机支持OTG，用STM32F207实现的，不过没有加密系统。这个很简单，只要把USB OTG搞定，其他的只要会做BootLoader的都知道

涧边梧桐 · 发表于 2015-12-4 08:55:36

不错，对后期维护就方便多了。

单飞 · 发表于 2015-12-4 08:55:40

比较好奇楼主的虚拟U盘的做法是怎么实现的，电脑和单片机怎么通讯的？

qqq_147258 · 发表于 2015-12-4 09:01:45

这个想法太好了，支持LZ，只是木有源码呀？不开放吗？

古月湖水 · 发表于 2015-12-4 09:10:29

收藏了后面慢慢看~

zengyi · 发表于 2015-12-4 09:11:21

感谢楼主的分享！

sanger · 发表于 2015-12-4 09:12:41

lpc就有类似的功能

whatcanitbe · 发表于 2015-12-4 09:23:36

sblpp 发表于 2015-12-3 20:09
没有源码啊。。。还好之前下过一个开源的。跟MBed差不多。

能否共享下你下载的？

10xjzheng · 发表于 2015-12-4 09:26:12

哇哦，楼主有心了，多谢奉献

10xjzheng · 发表于 2015-12-4 09:26:43

单飞发表于 2015-12-4 08:55
比较好奇楼主的虚拟U盘的做法是怎么实现的，电脑和单片机怎么通讯的？

USB啊

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-4 09:28:17

justdomyself 发表于 2015-12-4 07:28
：0x0800500??

不是：0x08005000么？

额，写错了，少加一个0

jiaowoxiaolu · 发表于 2015-12-4 09:33:39

早就已经在用这种方法了，本来以为大家也都知道这种方法了，没想到还是有那么多人不知道啊

原理其实很简单的，st系列的库函数有usb msd的例子，只不过文件系统是建立在sd卡或者spi flash里面而已，自己将有关sd或者spi的函数删除，然后接管一下电脑发来的命令，将读写操作另外指定到自己想要的地方就行了，我现在不但用了这个方法升级，而且还用内部flash装下了usb cdc的inf驱动文件，这样插上电脑识别U盘，打开u盘可以复制出inf文件装串口线驱动，或者改改还能放自己产品的说明文件等，吧bin文件扔进去就能自动升级固件

renjun_EMbest · 发表于 2015-12-4 09:35:51

jiaowoxiaolu 发表于 2015-12-4 09:33
早就已经在用这种方法了，本来以为大家也都知道这种方法了，没想到还是有那么多人不知道啊

原理 ...

是这样的，我把原理也贴出来了

伍师傅32 · 发表于 2015-12-4 09:50:55

给小白升级用的工具还是很有必要的。公司里面做维护的不懂技术，每次有新版本更新我又没法去跑现场，就特意开发了U盘升级和在线升级的功能。不过功能做的很简陋，一直想找一个开源的，大家能够一起来维护。

wkman · 发表于 2015-12-4 10:17:21

小白(客户)升级福音啊，，，

unclewolf · 发表于 2015-12-4 10:20:28

学习下U盘升级程序

micintcnh · 发表于 2015-12-4 10:20:51

非常实用，谢谢楼主的分享！

vc9181 · 发表于 2015-12-4 10:22:41

好贴

从今天开始，像使用U盘一样，升级STM32

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