[應用] STM32 DFU (Device Firmware Upgrade)

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DFU 說明

        DFU (Device Firmware Upgrade) 顧名思義是升級晶片的韌體程式，這相當於嵌入式系統中的 bootloader 程式。一般來說，我們所開發設計的韌體程式會存放在晶片內建的 flash 或者外部的 flash、 NOR、NAND，而 DFU 程式就是為了更新放在那些 flash 裡的韌體。另外，更新的方式可以透過 RS-232、Ethernet、USB...等，從這些媒介收到更新的程式碼，再燒錄到所存放的對應位址。

        對於 STM32 晶片來說，當電源啟動後，晶片第一執行的位址就是 0x8000000，所以我們把這一小段 DFU 程式安排在這個位址，此時 DFU 內部程式執行後，我們會設計成做個判斷「是否做韌體升級」，如果沒有的話，DFU 會將執行位址跳到 APP 定義的位址，如下圖所示。圖一中，APP 程式碼安排在 0x8003000 位址，這個位址可以自己定義，假如 DFU 程式碼比較大，勢必要將 APP 位址往後移，如果 DFU 程式碼較小，就可以將位址往前移。

        如果判斷為更新韌體，這時 DFU 要啟動輸入媒介(RS-232、Ethernet、USB)的驅動，同時也要啟動寫入 flash 的驅動。將收到的韌體程式碼，逐步寫入 flash 裡面。接下來本文的例子是以 STM32 USB 的更新方式來說明，STM32 網站有提供 DFU USB 的範例程式。

圖一：STM 內部記憶體配置

位址安排

        當我們用 KEIL IDE 開發環境編譯時，需要先配置程式碼儲存的地方，圖二和圖三分別是 DFU 和 APP 程式碼定義的位址，DFU 放置在 0x8000000，大小為 0x3000，然後 APP 程式碼則要放在 0x8003000，這就是程式碼配置的關鍵步驟。

        此外，還要留意一點，由於 APP 程式碼起始位址已經偏移了，它的中斷向量表 Vector 位址也已經偏移了，所以我們必須要 APP 程式裡把新的中斷向量表做重新的 map，指向新位址。請參考底下這個函數
                            NVIC_SetVectorTable( NVIC_VectTab_FLASH, 0x3000 );

圖二：設置 DFU 的起始位址

圖三：設置應用程式的起始位址

燒錄工具

        通常 IC 晶片廠會提供自家的燒錄工具，或者也會詳細說明燒錄的方式，以 STM 來說，他們有一套名為「DfuSe_Demo」的燒錄工具，可以執行這工具透過 USB 更新晶片的韌體。在更新前，我們先要了解用 KEIL 編譯出來的 binary code (axf/hex 格式) 還沒法讓工具使用，必須將 axf 轉換成 bin 才能給工具使用，所幸這套 DfuSe 有提供轉換工具。如下圖所示，我們將編譯後的 hex 格式轉換成 DFU 能解讀的檔案。 

圖四：產生 DFU 格式的檔案

        最後，在 DfuSe 工具上選擇我們所產生的 DFU 格式檔案，再透過 USB 上傳到晶片，如下圖五所示。更新後，可以再驗證程式碼。STM32 已有提供 DFU 範例程式，我們再用 LED blink 程式來測試更新過程是否正常。

圖五：上傳程式碼

參考資料

位置： 807台灣高雄市三民區

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