一个高效的BootLoader与APP固件合并方法

1、前言

嵌入式固件一般分为BootLoader和App,BootLoader用于启动校验、App升级、App版本回滚等功能,BootLoader在cpu上电第一阶段中运行,之后跳转至App地址执行应用程序。

因此,在发布固件的时候,会存在BootLoader固件和App固件;此时我们期望是将BootLoader固件和App固件合并成为一个固件,这样在量产时只需烧录一次即可。

2、传统方式

一些传统的方法都是“土办法”,没什么毛病,但比较繁琐。项目种类增加,或者版本发布频繁时更加体现出繁琐性,且易出错,操作稍微失误可能导致固件不完整;烧录不完整的固件,机子变“砖头”。

  • 烧录两次,分别烧录BootLoader和App固件
  • 烧录固件到芯片后,再从芯片读取固件,另存为hex文件
  • 手动复制、合并固件
  • BootLoader支持App固件传输功能的,只烧录BootLoader,后期再升级App

3、高效方式

我们目标是通过自动化脚本合并生成一个发布固件,提高效率和确保固件的完整性。

3.1 合并文件

Linux下的脚本我们用得很多,其实Windows的脚本也非常优秀,利用Windows的脚本可以快速实现增、删、查、改文件。常用Windows脚本命令如下。


    合并两个文件:copy /b
    重命名文件:ren  
    删除文件:del

很显然,我们利用其合并命令,只需一条指令即可将BootLoader和App文件合并。

「例子:」

假设当前目录存在Boot.bin和App.bin文件,合并后文件命名为Firmware.bin。


copy /b .\Boot.bin + .\App.bin Firmware.bin

注:Windows的目录路径为反斜杠,与Linux不同。

3.2 bin转hex

我们知道,二进制(bin)文件是不存在地址信息的,cpu上电执行并不一定是从地址0开始执行代码,如STM32芯片起始执行地址为0x8000000。

因此不能通过串口工具烧录bin文件,只能通过J-link或者ST-link烧录,并且在烧录前指定存储起始地址。因此,将bin文件转换为hex文件是有必要的。

「bin转hex方式:」

使用jflash工具,把合并后的bin文件,使用jflash打开,另存为hex格式文件

将bin文件烧录置芯片,读取出来,另存为hex文件

自己动手写一个bin转hex工具

借助第三方bin转hex工具

前两者太繁琐,效率低下;第三个比较灵活,但需要花点时间;如果使用优秀的现成工具是最快捷的办法。推荐使用“srec_cat.exe”工具,可以结合Windows脚本一起使用。

3.2.1 srec_cat工具

srec_cat一个功能非常强大的文件合并、转换工具,支持功能众多,包括:

  • 文件合并
  • 文件分割
  • bin转hex
  • hex转bin
  • 数据填充
  • CRC校验

此外,还存在srec的系列工具,文件比较工具 srec_cmp.exe和文件信息查看工具 srec_info.exe,可以从文章后面官方网站下载使用。

「文件合并」

命令格式:

srec_cat.exe <源文件0> <文件类型> <源文件1> <文件类型> <目标文件> <文件类型>

例子:


srec_cat.exe source0.bin -Binary source1.bin -Binary -o merge.bin -Binary
srec_cat.exe source0.hex -Intel source1.hex -Intel -o merge.hex -Intel

如果BootLoader和App生产的文件为hex格式,可以直接使用该命令合并为一个hex文件,注意地址的连续性。

「bin转hex」

命令格式:srec_cat.exe <-Binary> <-offset> <偏移地址> <-Output> <-Intel>

例子:

将Boot.bin和App.bin合并的Firmware.bin转换为hex格式文件。



srec_cat.exe Firmware.bin -Binary -offset 0x8000000 -o Firmware.hex -Intel

0x8000000,是STM32的起始执行地址。

更多的srec应用和工具下载详见官方网站:

http://srecord.sourceforge.net/download.html

3.3 完整示例

第一步,在需要生成固件目录新建一个txt文件。

第二步,键入如下内容(Boot固件和App固件可以指定目录)。


copy /b .\Boot.bin + .\App.bin Firmware.bin
srec_cat.exe Firmware.bin -Binary -offset 0x8000000 -o Firmware.hex -Intel
del Firmware.bin

第三步,重命名txt文件为".bat"后缀文件,即是Windows可执行脚本的文件类型。

第四步,双击运行脚本,即可生成目标文件。

出现任何目标文件生成失败的情况,检查相关源文件是否存在,路径是否正确。

3.4 举一反三

以此类比,存在多个App文件的情况,可以通过该方式分别进行合并出一个固件。另外,实际项目中,经常会使用内部flash空闲扇区保存一些设备参数信息,如校准系数、设备地址、序列号等信息。

我们可以将参数信息保存为一个bin文件,通过该方式和固件合并,这样量产时将参数和固件一并写入,提高生产效率!

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