一种有趣的 OTA 升级思路(基于 LoRa 通信的 OTA 固件升级的调试记录)

发布时间:2024-06-21  

1 概述


采用 LoRa 技术进行无线通讯,考虑到产品的实际需求,增加了产品的 OTA 固件升级的功能。因为 LoRa 通讯速度较慢,合理的减小 APP 区域固件的大小加快固件升级的速度变的尤为重要,于是就开启了优化调整 APP 区域固件大小之旅。


代码中使用到了 STM32_Cryptographic_Library、STM32_Std_Library 和 LoRa 驱动库,这些库编译之后的体积较大,猜想能不能将所有的这些库文件放在 Bootload 进行固化,然后封装好接口供 APP 调用,顺着这个思路开启了优化之路。


2 调试之路

2.1 想法

常见的固件升级是将片内 Flash 分为 Bootload 区域和 APP 区域(如下图所示),由 APP 区域接收新固件存储在片内或者片外 Flash,然后置升级的标志位并跳转到 Bootload,在 Bootload 完成新固件的更新工作。这样实现比较常规,但是由于 APP 中包含了多种库导致目标文件比较大,LoRa 通讯速率又不高会使整个升级时间很长。

7e2f60e4-36a5-11ee-9e74-dac502259ad0.png

为了减小 APP 的大小,考虑将使用到库文件都固化在 Bootload 内,将片内 Flash 分为三个区域(如下图所示),增加一个共有函数区域,用于存放 Bootload 中封装好的接口。在函数调用时,如果 APP 调用的是共有函数,那么首先去共有函数区域找到函数在 Flash 中的地址,然后到 Bootload 中的对应位置执行相应的代码,再讲执行结果返回给 APP 区域,整个调用过程如下所示。

7e49896a-36a5-11ee-9e74-dac502259ad0.png


2.2 函数和变量定义在绝对地址的实现


有了上面的想法,首先需要验证的是如何将函数和变量放置在 Flash 的固定位置处,这样每次在调用固定位置处的接口就能找到 Bootload 中固化的代码接口。查阅相关资料,了解到 IAR 中的具体实现如下:


2.2.1 IAR的扩展关键字


  @ 用于函数变量的绝对地址定位,将函数变量等放到指定的 section


  __no_init禁止系统启动时初始化变量


  __root 保证没有使用的函数或者变量也能够包含在目标代码中


2.2.2 函数的绝对定位


要将函数定义在绝对位置,需要在函数定义时后面加上


1voidfun1(inta,intb)@".MY_SECTION"

2{

3...//函数内容

4}

然后在链接文件 .icf 中添加如下内容。其中 0x08010000 表示在 Flash 中的地址,.MY_SECTION 必须与函数 @ 后面双引号中内容一致


1placeataddressmem:0x08010000{readonlysection.MY_SECTION};

2.2.3 变量的绝对定位


示例如下,变量绝对定位,无须修改 .icf 链接文件,直接指定具体位置即可。


1__no_initchararray1[100]@0x2000B000;

2.2.4 常量的绝对定位


常量的绝对定位示例如下:


1__rootconstintstr1[4]@".MYSEG"={1,2,3,4};

常量绝对定位,需要改.icf文件,示例如下:


1placeataddressmem:0x08018500{readonlysection.MYSEG};

2.2.4 .c文件的绝对定位


要将 test.c 文件定位到 Flash 的绝对地址,那么在 .icf文件中应该按照如下格式添加:


1placeataddressmem:0x08018000{section.textobjecttest.o};

编译完成后整个 test.c 文件的所有函数,都在 0x08018000 之后。


2.3 Bootload 共有函数的实现


考虑到在初期编写代码时共有函数是可能发生变化的,如果按照上述的方法一个一个将函数放在固定的位置不是很方便,因此采用数组的方式将所有的共有函数放置在一起,如下所示:


1__rootconstuint32_tfunc_table[]@".COMMON_FUNC_SEG"={

2

3(uint32_t)&fun1,/**00*/

4

5(uint32_t)&fun2,/**01*/

6

7(uint32_t)&fun3,/**02*/

8

9}

按照上面数组的方式将所有共有函数集合在一起,然后再 .icf 链接文件中将该数组放置在固定位置处,这样在 0x08010000 位置处依次就能找到定义的所有共有函数(每个成员是函数对象的地址,占 4 个字节)。


1/**将数组放置在固定位置*/

2

3placeataddressmem:0x08010000{readonlysection.COMMON_FUNC_SEG};

2.4 APP 共有函数的使用


按照上述的方法可以将所有的库函数封装好并固化在 Bootload 中,并且实现了将所有的共有函数接口放置在固定的位置,在 APP 区可以使用函数指针的方式进行访问,示例如下:


 1/**1.声明*/

 2

 3typedefint(*app_fun1)(inta,intb);

 4

 5typedefvoid(*app_fun2)(void);

 6

 7typedefchar*(*app_fun3)(char*p);

 8

 9/**2.定义函数指针类型的变量*/

10

11app_fun1fun1;

12

13app_fun2fun2;

14

15app_fun1fun3;

16

17/**3.共有函数的重定义*/

18

19#defineFUNC_TABLE_ADDR(0x08010000)/**共有函数的首地址*/

20

21voidredefine_common_function(void)

22

23{

24

25uint32_t*func_table_addr=(uint32_t*)FUNC_TABLE_ADDR;

26

27fun1=(app_fun1)func_table_addr[0];/*00*/

28

29fun2=(app_fun2)func_table_addr[1];/*01*/

30

31fun3=(app_fun3)func_table_addr[2];/*02*/

32

33}

通过上面的方式就能在 APP 区域调用 Bootload 中固化的接口了,不过要注意这种方式调试起来不是很方便,需要前期验证好 Bootload 中封装的接口有没有问题。


3 注意事项


按照上述的方法操作时有一些注意事项如下:


1. 固件更新区的绝对定位的函数,不能随意调用其他库函数,那些被调用的函数也必须是绝对定位的。


2. 绝对定位的函数,如果要使用常量,那么被使用的常量也必须是绝对定位的。


3. 绝对定位的函数,如果要使用全局变量,那么被使用的常量也必须是绝对定位的,而局部变量则不受此限制。


4 调试坎坷之路


上面的想法很有新意,在调试时自己封装的接口文件也经过了验证,但是在 APP 调用共有函数时程序还是跑飞了,经过不断的分析现实线现象,找到了问题的根源所在。STM32 标准库在进行时钟配置时定义了两个全局的数组如下,由于开始没有注意到这两个全局数组,而这两个全局数组是在 Bootload 区域定义的,跳转到 APP 区域后会对栈空间重新初始化,原本放这两个数组的位置就被初始化其他数值了,到时时钟配置出错。


1/**stm32f10x_rcc.c*/

2

3static__Iuint8_tAPBAHBPrescTable[16]={0,0,0,0,1,2,3,4,1,2,3,4,6,7,8,9};

4

5static__Iuint8_tADCPrescTable[4]={2,4,6,8};

分析后的解决办法如下,因为这两个全局数据需要在 Bootload 区域中使用,而 Bootload 需要进行固化,所以需要将这两个数组放置固定的位置,这样每次使用到该数组时就回去固定的位置找,就不会出现被误修改的情况了。修改方式如下:


1__rootconstuint8_tAPBAHBPrescTable[16]@".AHBAPB_PRESC_TABLE"={0,0,0,0,1,2,3,4,1,2,3,4,6,7,8,9};

2

3__rootconstuint8_tADCPrescTable[4]@".ADC_PRESC_TABLE"={2,4,6,8};

4

5/**对应的修改.icf文件*/

6

7placeataddressmem:0x08010000{readonlysection.AHBAPB_PRESC_TABLE};

8

9placeataddressmem:0x08010010{readonlysection.ADC_PRESC_TABLE};


5 补充

上述讲解了在 Bootload 和 APP 中共有函数的定义和使用,怎么验证是不是将其定义在绝对地址了呢?我们可以查看编译后生成的 map 文件,如下所示,可以看到在 map 文件中可以找到定义的 section。


7e7afa18-36a5-11ee-9e74-dac502259ad0.png

————————————————


文章来源于:电子工程世界    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>