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STM32F103系列微控制器在应用编程技术研究

关键字：STM32F103蓝牙串口模块IAPymodem传输协议

图为：STM32物联网智能家居云应用开发板

摘要：STM32F103系列微控制器由于其低廉的价格和强大的功能在嵌入式产品中被广泛

应用，而STM32F103系列微处理器在下载程序时通常使用的JTAG、ISP两种方式都不适用于

产品的软件更新。为解决使用STM32F103系列芯片的嵌入式产品软件更新不便的问题，本文

对STM32F103系列微处理器的IAP(在应用程序编程)进行了研究，研究了两种IAP技术，给

出了硬件测试和软件流程图，并作了总结，最后提出一种基于蓝牙串口模块通过ymoclem

传输协议实现的IAP方案。

关键词：STM32F103；蓝牙串口模块；IAP；ymodem传输协议

引言

STM32F103系列芯片下载程序主要通过JTAG以及ISP(In-SystemProgramming)这两种

方式。其中JTAG需要专门的下载器，这种方式主要用于软件调试。

ISP是在系统编程，指的是利用STM32F103中自带的Bootloader程序，通过通信接口擦

除和下载用户代码。STM32F103系列芯片中引脚BOOT0和BOOT1置位为1和0时就会进入ISP

模式，但下载程序完成后需要将BOOT0和BOOT1都置为0，才能进入正常工作模式。这就使得

在下载程序完成后需要设置跳线帽等机械性的操作。而一个嵌入式产品的设计不得不考虑软

件部分的更新，前面介绍的两种下载方式都不适合用来做软件更新，也就不适合用在嵌入式

产品中。

IAP(In—ApplicationProgramming)是在应用编程，指的是用户利用自己编写的烧写程

序，通过通信接口擦除或下载自己的代码。嵌入式产品需要使用这种简单方便且不需要机械

操作的软件升级方式进行程序更新。

现今嵌入式产品功能日益强大，无线传输数据更成了嵌入式必不可少的功能，设计了一

种基于蓝牙模块通过无线更新程序的方法。

本文首先介绍了一种通过模拟硬件电平变化的方法间接通过STM32F103自带的

Bootloader完成程序下载的方法，给出了设计原理和设计流程。接着介绍了IAP下载的设

计方法和流程。最后在IAP的基础上设计了一种基于蓝牙模块的无线软件更新方法，介绍了

设计流程并给出了实验结果。

1Bootloader和外围电路完成的IAP方案

STM32F103芯片通过在复位后读取BOOT0及BOOT1引脚的高低电平，通过表1选择启动方

式。

STM32F103系列的嵌入式产品需要将启动模式配置为正常启动方式，即将BOOT0和BOOT1

置GND。使用ISP进行程序更新时需要将BOOT0置为高电平。

利用STM32F103的Bootloader和外围电路完成IAP的方案是，从利用STM32F103复位开

始，到检测BOOT0引脚电平高低的时间约有15ms，使用外围电路电容放电，保持BOOT0引脚

高电平15ms以上，使STM32进入ISP的方式来完成在程序下载。由以上原理将BOOT0引脚外

围电路做如图1所示的改动。

图1是一个使用开关三极管设计的电压保持电路，GPIO是STM32F103的一个I／O口，当

该I／O口为低电平时三极管截止，BOOT0相当于接GND。当需要更新软件时置高该GPIO，并

保持一段时间为电容C1充电，通过看门狗软件来复位系统，这时C1放电使得开关三级管Q

导通，BOOT0相当于接VCC，则STM32F103进入系统存储器启动(ISP)的模式，通过串口ISP

下载实现软件更新，待电容C1放电完成后三极管Q再次截止BOOT0回到GND，芯片恢复到正

常启动模式。其中C1、R、Q的型号可以根据嵌入式产品设计的电气参数来设定。

图2是使用Tektronix公司的TDS2024B示波器测试的波形图，其中R1=1kΩ，R2=1MΩ，

R3=1MΩ，R4=200kΩ，C1=1μF，Q为8050。从图中可以看出从电压2．48V放电到2．24V

用了2．120s，远远大于15ms。由此仿真图可以得出，通过硬件实现软件更新是可行的。

图3是该设计的软件流程图。

进行软件更新时，首先置高I／O口，等待1s为电容充电，接着使用看门口复位整个

芯片。

使用硬件解决方案可以通过搭建简单的电路，并在触发更新软件的中断中加入简单的几