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基于STM32F103的BootLoader IAP 实现及上位机开发

news 2026/5/11 8:00:26

BootLoader IAP 上位机使用C#语言编程，下位机以STM32F103系列MCU为例，方便移植到其他的ARM芯片，通过普通UART或485传输文件, 采用YModem协议。实现完成一键下载，含有上位机源码及MCU源码。企业在用的IAP。

在企业项目中，设备的程序更新是一项重要任务。基于STM32F103系列MCU构建的BootLoader结合IAP（In - Application Programming）功能，配合使用C#编写的上位机，能轻松实现程序的远程更新，并且通过普通UART或485传输文件，采用YModem协议确保数据传输的可靠性。今天就跟大家分享一下这个企业在用的IAP实现方案。

下位机：STM32F103 MCU源码

BootLoader部分

首先，BootLoader的主要任务是初始化系统时钟、串口等硬件资源，然后等待上位机发送更新指令。以初始化串口为例，代码如下：

void USART_Init(void) { USART_InitTypeDef USART_InitStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 使能GPIOA和USART1时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); // 配置PA9为复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 配置PA10为浮空输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // USART1 配置 USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200; USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); // 使能USART1 USART_Cmd(USART1, ENABLE); }

这段代码通过RCC_APB2PeriphClockCmd函数使能了GPIOA和USART1的时钟，之后分别对PA9（TX）和PA10（RX）引脚进行了GPIO模式配置，最后配置USART1的波特率、数据位、停止位等参数并使能串口。

IAP部分

IAP部分负责接收上位机发送的文件数据，并将其写入到指定的Flash区域。关键代码片段如下：

void IAP_Write_Flash(uint32_t WriteAddr, uint8_t *pBuffer, uint32_t NumToWrite) { uint32_t PageError = 0; FLASH_Unlock(); while (NumToWrite > 0) { if (FLASH_ProgramHalfWord(WriteAddr, *(uint16_t *)pBuffer)!= FLASH_COMPLETE) { PageError = WriteAddr; break; } WriteAddr += 2; pBuffer += 2; NumToWrite -= 2; } FLASH_Lock(); if (PageError!= 0) { // 处理写入错误 } }

上述代码首先解锁Flash以便进行写入操作，然后通过FLASH_ProgramHalfWord函数将数据逐字写入指定地址，每次写入后更新地址和缓冲区指针，并减少待写入数据量。最后，操作完成后锁定Flash。如果写入过程中出现错误，会记录错误地址以便后续处理。

上位机：C# 编程实现

上位机使用C#语言编写，主要功能是通过串口与下位机通信，并按照YModem协议发送文件。以下是部分关键代码：

using System; using System.IO; using System.IO.Ports; using System.Threading; class YModemSender { private SerialPort serialPort; private FileStream fileStream; public YModemSender(string portName, int baudRate) { serialPort = new SerialPort(portName, baudRate); serialPort.Open(); } public void SendFile(string filePath) { fileStream = new FileStream(filePath, FileMode.Open, FileAccess.Read); byte[] buffer = new byte[1024]; int bytesRead; // YModem协议握手 serialPort.Write(new byte[] { 0x01 }, 0, 1); Thread.Sleep(100); while ((bytesRead = fileStream.Read(buffer, 0, buffer.Length)) > 0) { // 这里简化处理YModem协议数据封装和发送 serialPort.Write(buffer, 0, bytesRead); } fileStream.Close(); // 发送结束标志 serialPort.Write(new byte[] { 0x04 }, 0, 1); } ~YModemSender() { serialPort.Close(); } }

在上述代码中，YModemSender类封装了串口通信和文件发送功能。构造函数初始化并打开串口，SendFile方法负责读取文件并通过串口发送数据。在实际应用中，YModem协议还需要更复杂的数据封装、校验等操作，但这里为了简洁展示主要逻辑进行了简化。

一键下载功能实现

结合上下位机的功能，实现一键下载功能就变得相对简单。在上位机界面中，通过一个按钮的Click事件触发文件发送操作，代码如下：

private void btnDownload_Click(object sender, EventArgs e) { string filePath = txtFilePath.Text; YModemSender sender = new YModemSender("COM1", 115200); sender.SendFile(filePath); }

当用户点击“下载”按钮时，程序获取文本框中输入的文件路径，创建YModemSender实例，并调用SendFile方法发送文件，实现一键下载功能。