使用Ymodem+BootLoader进行固件升级

注1：

上位机发送的固件后缀必须为.bin而不能为.hex！！！ 具体二者区别可自行搜索……

注2：

旧版本的SecureCRT可能会导致传输时首包数据丢失文件大小信息（文件名后边的那个），可用Xshell等其他支持Ymodem协议的工具

ISP&IAP&ICP

ISP

ISP即在系统编程（In System Programming）；

该操作是MCU厂商在芯片出厂前已经固化好的BootLoader实现的，该BootLoader存放于flash中的信息块，用户不可操作。

IAP

IAP即在应用编程（In Application Programming）;

该操作需工程师自行编写BootLoader来实现：将芯片Flash区域分割成多个部分，BootLoader存放在Flash开头（大小10kb以内，一般来说，越复杂的功能占用空间越多），其余空间为用户代码区（以下简称APP区）。

如：Flash共64KB，BootLoader占10KB，那么用户代码应存放在Flash的0X08003000地址

该BootLoader要实现的功能一般有：

• 接收上位机发过来的.bin固件并写入APP区（主Flash空间 - BootLoader所占用空间 = APP区）
• 读取APP区内容并发送给上位机
• 擦除芯片

需要注意的是，如果使用IAP的话，就不可以使用厂家固化好的BootLoader（一般来说是将BOOT0引脚拉低），而应该使用用户自己的BootLoader。

使用用户自己的BootLoader烧录完程序后需执行跳转指令，跳转到APP区，这样就实现了IAP。

ICP

ICP即在电路编程（In Circuit Programming）；

使用厂家配套的软件或仿真器进行程序烧录。

BootLoader

以下两张图应该可以很好地反映出BootLoader的作用：

Ymodem

YModem议由XModem协议演变而来，是一种比较高效的文件传输协议，每包数据1024或者128字节。

帧格式

Ymodem协议有两种帧格式，主要区别是信息块长度不一样。

名称	帧头	包号	包号反码	信息块	校验
简写	SOH/STX	PN	XPN	DATA	CRC16
字节数	1	1	1	128/1024	2

帧头

主要用来区分信息块长度；

帧头为SOH（在传输中以0X01表示），表示该帧信息块是128字节；

帧头为STX（在传输中以0X02表示），表示该帧信息块是1024字节。

包序号

数据包序号只有1字节，因此计算范围是0~255；对于数据包大于255的，序号归零重复计算。

帧长度

1. 以SOH(0x01)开始的数据包，信息块是128字节，该类型帧总长度为133字节。

2. 以STX(0x02)开始的数据包，信息块是1024字节，该类型帧总长度为1029字节

校验

Ymodem协议采用的是CRC16校验算法，校验值为2字节，传输时CRC高八位在前，低八位在后；CRC计算数据为信息块数据，不包含帧头、包号、包号反码。

握手信号

握手信号由接收方发起，在发送方开始传输文件前，接收方需发送YMODEM_C字符C 即：'C'，ASII码为0x43，发送方收到后，开始传输起始帧。

起始帧

Ymodem起始帧并不直接传输文件内容，而是先将文件名和文件大小置于数据帧中传输；起始帧是以SOH 133字节长度帧传输的，格式如下表：

帧头	包号	包号反码	文件名	文件大小	填充区	校验高位	校验低位
SOH	0X00	0XFF	File Name + 0X00	File Size + 0X00	0X00	CRC-H	CRC-L

其中包号为固定为0X00；

File Name为文件名称，文件名称后必须加0x00作为结束；

File Size为文件大小值，文件大小值后必须加0x00作为结束；

余下未满128字节数据区域，以0x00填充。

数据帧

帧头	包号	包号反码	有效数据	校验高位	校验低位
SOH/STX	PN	XPN	DATA	CRC-H	CRC-L

传输有效数据时，主要考虑的是最后一包数据的处理，SOH帧和STX帧有不同的处理，具体如下：

1. 对于SOH帧，若余下数据小于128字节，则以0x1A填充，该帧长度仍为133字节。
2. 对于STX帧需考虑几种情况：
   1. 余下数据等于1024字节，以1029长度帧发送；
   2. 余下数据小于1024字节，但大于128字节，以1029字节帧长度发送，无效数据以0x1A填充；
   3. 余下数据等于128字节，以133字节帧长度发送；
   4. 余下数据小于128字节，以133字节帧长度发送，无效数据以0x1A填充。

结束帧

Ymodem协议的结束帧采用SOH 133字节长度帧传输，该帧不携带数据（空包），即数据区、校验都以0x00填充。

常用命令

命令	命令码	说明
SOH	0X01	128字节数据包
STX	0X02	1024字节数据包
EOT	0X04	结束传输
ACK	0X06	应答
NAK	0X15	无应答，需重传当前数据包
CA	0X18	取消传输，连续两个表示取消
C	0X43	‘C’ 握手信号
ABORT1	0X41	‘A’ 用户取消
ABORT2	0X61	‘a’ 用户取消

Ymodem完整传输过程

SENDER：发送方（文件名：fileName.bin - 12Bytes）
RECEIVER：接收方

具体握手的步骤如下：

1. 接收方发送一个字符C,也就是十六进制0X43，代表接收方已经处于接收数据的状态。
2. 发送方接收到字符C之后，发送头帧数据包，内容如下：
   SOH 00 FF fileName.bin fileSize NULL[116] CRC-H CRC-L
   数据包内容解释：
   SOH（第1字节）：表示本数据区大小有128字节。（STX表示本数据包数据区大小1024字节）。
   00（第2字节）：数据块编号。 第一包为00，第二包为01，此后依次累加。FF后，继续从00循环。
   FF（第3字节）：数据块编号的反码。 编号00->FF，01->FE，此后依次类推。
   fileName.bin NULL[116 - 文件大小所占字节数]：信息块128字节。 fileName.bin是文件名，在文件名后面还有文件大小。数据区不足128字节的，用0x00补齐。
   CRC校验（最后2个字节）：16位CRC校验，高位字节在前，地位字节在后。（注意：只有数据区进行CRC校验，不包含头、编码、编码反码）。
3. 接收方收到数据包后，发送ACK正确应答，然后发送一个字符C。
4. 发送方收到字符C后，开始发送第二帧数据，第二帧数据存放的是第一包数据。
5. 接收方收到数据包后，发送ACK正确应答，然后等待下一包数据传送完毕，继续ACK应答，如此循环。
6. 数据传输完毕后，发送方第一次发EOT，第一次接收方以NAK应答，进行二次确认。
7. 发送方收到NAK后，第二次发EOT。接收方第二次收到结束符，依次以ACK和C作为应答。
8. 发送方收到ACK和C之后，发送结束帧：SOH 00 FF 00...00[128个00] CRC-H CRC-L
9. 接收方收到结束符之后，以ACK做应答，然后通信正式结束。

— 摘自 CSDN - STM32基于YModem协议串口升级程序的实现

YMODE整体分类总结

YModem分为YModem-1K与YModem-g：

• YModem-1K用1024字节信息块传输取代标准的128字节传输，数据的发送回使用CRC校验，保证数据传输的正确性。它每传输一个信息块数据时，就会等待接收端回应ACK信号，接收到回应后，才会继续传输下一个信息块，保证数据已经全部接收。

• YModem-g传输形式与YModem-1K差不多，但是它去掉了数据的CRC校验码，同时在发送完一个数据块信息后，它不会等待接收端的ACK信号，而直接传输下一个数据块。正是它没有涉及错误校验，才使得它的传输速度比YModem-1K来得块。 一般都会选择YModem-1K传输，平时所说的YModem也是指的是YModem-1K。

— 摘自 CSDN - YMODE协议注意事项详解

代码实现

具体代码实现可参考如下链接：

• Github - STM32-IAP Demo
• Github - STM32F4_SerialPort_BootLoader Demo
• Github - STM32F103-UartIAP Demo

参考文章

CSDN - YMODE协议注意事项详解

CSDN - STM32基于YModem协议串口升级程序的实现

Github - STM32F103-UartIAP Demo

Github - STM32F4_SerialPort_BootLoader Demo

Github - STM32-IAP Demo