基於STM32 ISP的固件燒寫詳解

一、ISP的基本概念

ISP，即In-system programming，是一種將MCU的固件文件直接燒寫到晶元中運行的方式。相比較傳統的先將晶元燒寫到Flash中，再通過重啟系統使晶元直接運行的方式，ISP有更快的燒寫速度、更大的靈活性和更方便的調試功能。

ISP包括兩個主要部分：燒寫軟體和目標晶元。燒寫軟體通過USB介面與目標晶元進行通信，讀取並燒寫固件數據到晶元的Flash或者其他存儲器件中。目標晶元需要支持ISP功能，並且有相應的電路部分以供ISP軟體進行通信。

二、STM32的ISP實現方式

STM32是一款廣泛應用於各種嵌入式系統中的MCU。在STM32中，燒寫固件的ISP功能又稱為bootloader。STM32的bootloader與用戶的應用程序分別存放在晶元的兩個不同的Flash區域中。在晶元複位後，bootloader會首先運行，檢查是否有需要燒寫的新固件，並且把新固件燒寫到應用程序所在的Flash中。接下來，bootloader會調用應用程序的入口點，使其開始正常運行。

STM32的bootloader可以通過串口、USB等多種方式進行觸發。其中，最常見的方式是使用串口觸發bootloader。一般來說，我們可以在應用程序中預留一個GPIO引腳，在需要更新固件的時候，將該GPIO引腳拉低，然後把晶元複位，這時候bootloader就會通過USART接收到新的固件，並進行燒寫。

三、實際應用

在使用STM32的ISP功能之前，我們需要下載並安裝對應的bootloader，這個過程非常簡單，只需要用ST-Link等調試工具將bootloader通過SWD或JTAG等方式燒寫到晶元的BOOT區域即可。同時，在使用ISP功能之前，需要對MCU進行一定的設置操作，才能使其開始接受ISP數據包。具體的設置操作可以在MCU的用戶手冊中查看。

下面是一個使用USART觸發STM32的ISP功能的示例代碼：

// 配置以及開啟USART1
USART1_Config();
USART_Cmd(USART1, ENABLE);

// 監控GPIO引腳狀態，判斷是否需要觸發ISP
while (1) {
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_1) == RESET) {
        USART_SendData(USART1, 0x7F); //發送幀同步碼
        ISP_Init(); //初始化
        ISP_EraseChip(); //全片擦除
        ISP_Write(APP_OFFSET, AppData, APP_SIZE); //寫入應用程序
        ISP_Write(PARAM_OFFSET, ParamData, PARAM_SIZE); //寫入參數配置
        ISP_Write(0x08007800, (uint8_t *)&CRC, sizeof(CRC)); //寫入CRC校驗值
        NVIC_SystemReset(); //晶元複位，跳轉到應用程序
    }
}

在上面的代碼中，我們通過GPIO_ReadInputDataBit函數讀取GPIOC的第1個引腳的狀態，如果此引腳被拉低，就觸發了ISP功能，使用USART向MCU發送0x7F幀同步碼，然後進行ISP燒寫操作。燒寫完成之後，通過NVIC_SystemReset函數進行複位，跳轉到應用程序中運行。

四、注意事項

在使用STM32的ISP功能之前，需要格外注意以下幾點：

1、燒寫內容必須經過認真校驗，確保無誤。否則，錯誤的固件燒寫會帶來無法預知的異常和問題；

2、在燒寫新的固件之前，必須將目標晶元中的現有固件備份好，以便在需要恢復的時候能夠使用；

3、在整個燒寫的過程中，需要注意防止晶元複位和掉電等情況的發生，以避免給晶元帶來永久性損壞；

4、在MCU的用戶手冊中，必須仔細了解ISP相關的配置和使用方式，做好功耗和時序等方面的考慮以及相關的電器技術措施。

總之，STM32的ISP功能為嵌入式系統的開發提供了更加方便和靈活的方式，但是在使用之前，需要認真學習和掌握相關的技術知識，保證操作的準確性和安全性。