RT-Thread-基于stm32f103rct6的bootloader写入flashRT-Thread问答社区

基于stm32f103rct6的bootloader写入flash

发布于 2021-06-22 16:31:43 浏览：1783 订阅该版

用到的**rt-thread studio**组件有：**finsh命令、DFS、Fatfs **
用到的**Drivers**有：**串口、Pin、SPI、SFUD**
IDE环境：RT-Thread Studio 2.1.0
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首先是打开**CubeMX Settings**把时钟、串口、SPI等打开
因为默认的**STM32F103RC**的封装是16k+256k的那种，所以要先点击左上角的芯片名字，把封装改为**LQFP64**，如果用的不是这种就不用改。
随后就是点击**System Core---RCC**一栏的HSE和LSE都设为**Crystal/Cerammic Resonator**
再配置时钟树**Clock Configuration**，我设置为最大的频率**72mhz**，随后在**Connectivity**一栏中打开SPI1，模式为**Full-Duplex Master**全双工主机模式。因为频率设为了**72mhz**，所以在SPI1下面的**Parameter Settings**中要把**Clock Parameters**的**Prescaler（for Baoud Rate）**改为4。
接下来设置USART1的Mode为**Asynchronous**，RS232默认为Disable。
可以将**PA2**设为**GPIO_Output**，因为F103RC的片选脚为PA2.
随后就是点击**Project Manager**，因为改了芯片的封装，所以这里的**Project Name**消失了，要手动把**cubemx**写上去，还要**ProjectLocation**和**Toolchain Folder Location**也要和项目的路径对上，**Toolchain/IDE**默认为EWARM就可以了。**Code Generator**中选择**Copy only the necessary library files**。另外把**Application Stucture**设置为**Basic**
然后点击右上角**Generate code**生成芯片配置。

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接下来是设置**RT-Thread Settings**
默认打开的组件有**finsh命令**、**串口**、**Pin**，所以我们要把接下来用到的**SPI**、**SFUD**、**DFS**、**Fatfs**单击鼠标左键打开。
其中**Fatfs**右键点击详细配置，把**设置要处理的最大扇区大小**改为**4096**，这是根据flash的性质设置的。
随后是点击上方的软件包的Add，把fal添加进去，这个软件包用了管理Flash和分区，右键详细配置，把FAL使用SFUD驱动程序勾选上，下面的扩展栏可以设置我们的使用FAL的设备名称，即我们的**片外Flash**名称。

设置好上面的组件和软件包后，按ctrl+s保存设置等待保存即可。

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接下来找到drivers中的board.h，找到**#define BSP_USING_SPI1**，把这行的注释取消，打开SPI1，在这一步可以把文件拉到最下面，把**#define BSP_USING_ON_CHIP_FLASH**片上Flash也打开。

随后可以在applications目录右键添加xxx.c源文件，进行spi flash的挂载。
用到的头文件有（可能有的并没有用到，具体看实现）：
```c
#include <rtthread.h>
#include "rtdevice.h"
#include <drv_spi.h>
#include <rtconfig.h>
#include "spi_flash_sfud.h"

#include <dfs_fs.h>
#include <dfs_file.h>
#include "dfs_private.h"
#include "fal.h"
```
**挂载spi_flash**用到了**_rt_hw_spi_device_attach(const char *bus_name, const char *device_name, GPIO_TypeDef *cs_gpiox, uint16_t cs_gpio_pin)_**函数，参数分别为：**bus_name**-挂载的总线名字，选用了**SPI1**，所以这里填“**spi1**”，**device_name**-设备名字，这里填“spi10”表示挂载在**spi1**上的0号设备，**gpiox**是打开哪个**GPIO**，看芯片资料知道**PA2**是我们的片选脚，所以这里填“GPIOA”，后面的**cs_gpio_pin**填“**GPIO_PIN_2**”。
还用到了**rt_sfud_flash_probe(const char *spi_flash_dev_name, const char *spi_dev_name)**函数把**spi flash**挂载到**spi10**设备上
详细代码：
```
static int rt_hw_spi_flash_init(void)
{
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    rt_hw_spi_device_attach("spi1", "spi10", GPIOA, GPIO_PIN_2);// spi10 表示挂载在 spi1 总线上的 0 号设备,PA2是片选，这一步就可以将从设备挂在到总线中
    if(RT_NULL == rt_sfud_flash_probe("w25qxx", "spi10"))
    {
        return -RT_ERROR;
    }
    return RT_EOK;
}
//初始化自动挂载设备
INIT_DEVICE_EXPORT(rt_hw_spi_flash_init);
```

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随后我们要对挂载的flash进行分区，才能进行后续的bootloader写入以及文件系统的创建。
找到项目中**fal-v0.5.0文件夹，打开里面的samples，点击README.md有详细教程**，主要要设置的是**fal_cfg.h**，并且要把项目drivers文件夹中的**drv_flash_f1.c**也要做相应设置。
要注意的地方就是**FAL_FLASH_DEV_TABLE**里面放的就是**flash分区表的内容**
**FAL_PART_TABLE **就是进一步如何进行分区，这个要根据具体需求设置。不过要注意的就是用文档上的stm32通用bootload创建的话，必须要有“app”、“download”两个分区。

fal_cfg.h代码如下：
```
#ifndef _FAL_CFG_H_
#define _FAL_CFG_H_

#include <rtconfig.h>
#include <board.h>

#define NOR_FLASH_DEV_NAME             "w25qxx"    //自定义的片外flash名称
#define RT_APP_PART_ADDR 0x08020000         //修改app分区的首地址为0x08020000

#define FLASH_SIZE_GRANULARITY_16K      (4 * 16 * 1024)
#define FLASH_SIZE_GRANULARITY_64K      (64 * 1024)
#define FLASH_SIZE_GRANULARITY_128K      (1 * 128 * 1024)

#define STM32_FLASH_START_ADRESS_16K      STM32_FLASH_START_ADRESS
#define STM32_FLASH_START_ADRESS_64K      (STM32_FLASH_START_ADRESS_16K + FLASH_SIZE_GRANULARITY_16K)
#define STM32_FLASH_START_ADRESS_128K      (STM32_FLASH_START_ADRESS_64K + FLASH_SIZE_GRANULARITY_64K)
/* ===================== Flash device Configuration ========================= */
extern const struct fal_flash_dev stm32_onchip_flash_16k;
extern const struct fal_flash_dev stm32_onchip_flash_64k;
extern const struct fal_flash_dev stm32_onchip_flash_128k;

/* ===================== Flash device Configuration ========================= */
//extern const struct fal_flash_dev stm32_onchip_flash;
extern struct fal_flash_dev nor_flash0;

/* flash device table */
#define FAL_FLASH_DEV_TABLE                                          \
{                                                                    \
    &stm32_onchip_flash_16k,                                           \
    &stm32_onchip_flash_64k,                                           \
    &stm32_onchip_flash_128k,                                           \
    &nor_flash0,                                                     \
}
/* ====================== Partition Configuration ========================== */
#ifdef FAL_PART_HAS_TABLE_CFG
/* partition table */
#define FAL_PART_TABLE                                                               \
{                                                                                    \
    {FAL_PART_MAGIC_WORD,     "bootloader",     "onchip_flash_16k",            0,       48*1024,   0}, \
    {FAL_PART_MAGIC_WORD,        "release",     "onchip_flash_16k",      48*1024,       16*1024,   0}, \
    {FAL_PART_MAGIC_WORD,      "easyflash",     "onchip_flash_64k",            0,       64*1024,   0}, \
    {FAL_PART_MAGIC_WORD,            "app",     "onchip_flash_128k",           0,      128*1024,   0}, \
    {FAL_PART_MAGIC_WORD,       "download",        "w25qxx",                   0,    1*1024*1024,   0}, \
    {FAL_PART_MAGIC_WORD,     "filesystem",        "w25qxx",          1*1024*1024,   7*1024*1024,   0}, \
}
#endif /* FAL_PART_HAS_TABLE_CFG */

#endif /* _FAL_CFG_H_ */
```
这里直接进行编译是过不了的，因为没有stm32_onchip_flash_16k、stm32_onchip_flash_64k、stm32_onchip_flash_128k的定义，所以我们要去到drivers文件夹中的drv_flash_f1.c中，找到
```
const struct fal_flash_dev stm32_onchip_flash = { "onchip_flash", STM32_FLASH_START_ADRESS, STM_FLASH_SIZE, FLASH_PAGE_SIZE, {NULL, fal_flash_read, fal_flash_write, fal_flash_erase} };
```
改成相应的
```
const struct fal_flash_dev stm32_onchip_flash_16k = { "onchip_flash_16k", STM32_FLASH_START_ADRESS_16K, FLASH_SIZE_GRANULARITY_16K, FLASH_PAGE_SIZE, {NULL, fal_flash_read_16k, fal_flash_write_16k, fal_flash_erase_16k} };
const struct fal_flash_dev stm32_onchip_flash_64k = { "onchip_flash_64k", STM32_FLASH_START_ADRESS_64K, FLASH_SIZE_GRANULARITY_64K, FLASH_PAGE_SIZE, {NULL, fal_flash_read_64k, fal_flash_write_64k, fal_flash_erase_64k} };
const struct fal_flash_dev stm32_onchip_flash_128k = { "onchip_flash_128k", STM32_FLASH_START_ADRESS_128K, FLASH_SIZE_GRANULARITY_128K, FLASH_PAGE_SIZE, {NULL, fal_flash_read_128k, fal_flash_write_128k, fal_flash_erase_128k} };
```
同理，要把上面的
```
static int fal_flash_read(long offset, rt_uint8_t *buf, size_t size);
static int fal_flash_write(long offset, const rt_uint8_t *buf, size_t size);
static int fal_flash_erase(long offset, size_t size);

```
改为
```
static int fal_flash_read_16k(long offset, rt_uint8_t *buf, size_t size);
static int fal_flash_write_16k(long offset, const rt_uint8_t *buf, size_t size);
static int fal_flash_erase_16k(long offset, size_t size);
。。。。。。
```
然后就是具体函数实现中的返回
```
return stm32_flash_read(stm32_onchip_flash.addr + offset, buf, size);
```
stm32_onchip_flash改成对应的stm32_onchip_flash_16k、stm32_onchip_flash_64k、stm32_onchip_flash_128k。

然后samples中的fal_flash_sfud_port.c文件中，可以把宏定义的norflash0改为自己设置的名字“w25qxx”，修改结构体中的.name为 = “w25qxx”。

如无意外到这里可以进行spi flash的分区了。
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返回我们创建的xxx.c文件，在下面添加上
```
static int flash_fal_init(void)
{
    int res;
    res = fal_init();
    //if(res) {
        //res = easyflash_init();
    //}
    return res;
}
INIT_COMPONENT_EXPORT(flash_fal_init);
```
或者main.c中while()循环外添加fal_init()；进行flash分区。

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接下来就是文件系统的挂载写入。（同样在xxx.c文件下添加代码）
先定义一个宏
```
#define FS_PARTITION_NAME  "filesystem"
```
随后在我们的flash分区上创建一个块设备，调用**fal_blk_device_create**函数
```
struct rt_device *flash_dev = fal_blk_device_create(FS_PARTITION_NAME);
    if (flash_dev == NULL) {
        LOG_E("Can't create a block device on '%s' partition.", FS_PARTITION_NAME);
    }
    else {
        LOG_D("Create a block device on the %s partition of flash successful.", FS_PARTITION_NAME);
    }
```
成功后在该块设备上挂载我们的文件系统
```
 /* 挂载 spi flash 中名为 "fs" 的分区上的文件系统 */
    if (dfs_mount(flash_dev->parent.name, "/", "elm", 0, 0) == 0) {    //这个dfs_mount()函数完成文件系统的挂载
        LOG_I("Filesystem initialized!");

/* 初始化日志输出 */
        //init_ulog_logfile();
    } else {
        if (dfs_mkfs("elm", flash_dev->parent.name) == 0) {
            if (dfs_mount(flash_dev->parent.name, "/", "elm", 0, 0) == 0) {
                LOG_I("Filesystem initialized!");

/* 初始化日志输出 */
                //init_ulog_logfile();
            } else {
                LOG_E("Failed to mount filesystem!");
            }
        } else {
            LOG_E("Failed to initialize filesystem!");
        }
    }
```

整个函数代码为：
```
static int app_mount(void)
{
    /* 在 spi flash 中名为 "fs" 的分区上创建一个块设备 */
    struct rt_device *flash_dev = fal_blk_device_create(FS_PARTITION_NAME);
    if (flash_dev == NULL) {
        LOG_E("Can't create a block device on '%s' partition.", FS_PARTITION_NAME);
    }
    else {
        LOG_D("Create a block device on the %s partition of flash successful.", FS_PARTITION_NAME);
    }

/* 挂载 spi flash 中名为 "fs" 的分区上的文件系统 */
    if (dfs_mount(flash_dev->parent.name, "/", "elm", 0, 0) == 0) {
        LOG_I("Filesystem initialized!");

/* 初始化日志输出 */
                //init_ulog_logfile();
            } else {
                LOG_E("Failed to mount filesystem!");
            }
        } else {
            LOG_E("Failed to initialize filesystem!");
        }
    }

return 0;
}
//初始化自动调用
INIT_ENV_EXPORT(app_mount);
```

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接下来就是**bootloader**的制作和下载。
首先就是跟着rt-thread官方stm32通用bootloader文档完成bootloader的制作，然后通过jlink等烧录工具烧录到芯片上。
需要注意的就是，bootloader制作时的app、download的偏移要和你分区的偏移对上，我这里因为rct6的片上flash只有256k，bootload还要128k保留空间地址，所以我把**app偏移地址设为0x20000**，大小为128k，**download放在了片外flash上**，因为片外flash起始地址为0，所以偏移地址设为0，大小设置为1024，剩下的7*1024留给文件系统使用。另外用到片外flash要勾选支持spi flash，引脚都要和芯片手册对应上。
看资料知道**rct6的ROM为256k、RAM为48k**，然后点击右上角生成等待即可。
烧写bootloader的起始地址选**0x08000000**，芯片选对应芯片。

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烧写bootload后再发现程序跑不动，因为这里烧写的app地址偏移了，我们要去项目的**linkscripts-stm32f103rc文件夹的link.lds修改ROM(rx)起始地址为0x08020000，大小为128k**（256减去bootload保留的128），另外要去**libraries-CMSIS-DEVICE-ST-STM32F1XX-Source-Templates找到system_stm32f1xx.c文件**，找到
```
/*#define VECT_TAB_SRAM */
#define VECT_TAB_OFFSET  0x00000000U /*!< Vector Table base offset field.
                                  This value must be a multiple of 0x200. */
```
**修改0x00000000U为0x20000U，我们的app偏移量**。

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接下来返回到我们的fal_cfg.h文件，添加这个宏
```
#define RT_APP_PART_ADDR 0x08020000         //修改app分区的首地址为0x08020000
```

然后去到我们的xxx.c文件，添加中断向量表的重定向函数
```
/*
 * board 中断向量表重定向
 */
static int ota_app_vtor_reconfig(void)
{
    #define NVIC_VTOR_MASK   0x3FFFFF80
    /* Set the Vector Table base location by user application firmware definition */
    SCB->VTOR = RT_APP_PART_ADDR & NVIC_VTOR_MASK;

return 0;
}
INIT_BOARD_EXPORT(ota_app_vtor_reconfig);
```

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好像差不多就这样了，第一次写log，有说错或讲得不好的地方请多多包涵，谢谢~