STM32 - 内存分区与OTA

最近搞MCU，发现它与SOC之间存在诸多差异，不能沿用SOC上一些技术理论。本文以STM L4为例，总结了一些STM32 小白入门指南。

标题MCU没有DDR？

是的。MCU并没有DDR，而是让代码存储在nor flash上，临时变量和栈运行在SRAM上。之所以这么做是因为MCU的cpu频率很低，都是几十MHZ到一二百MHZ，nor flash的读取速度能够满足cpu 的取指需求，但nor flash 的写入速度很慢，所以引入了SRAM 作为临时变量和栈的运行空间。

标题STM32启动方式

STM32提供三种上电后的引导方式：从 flash引导启动，从 system memory引导启动 和 从 SRAM引导启动。

从 flash引导启动就是加载 flash里面的 bin文件，运行用户烧录后的固件程序。

从 system memory启动是去运行MCU出厂自带的一块 ROM程序，该程序可称作为bootloader，提供通过串口、I2C、SPI或者USB去烧录flash，防止flash擦除后变砖，也可以用来实现MCU OTA，但要想用起来还需要遵从通讯协议开发上位机程序。STM32 Cube Programmer应该也是利用这段程序，完成 flash烧录的。

从 SRAM启动，比较难理解，SRAM不是掉电易失吗？怎么还能引导启动？既然SRAM是掉电易失，那就要写入程序后不掉电，直接切换跳转运行，所以该模式主要用来做在线仿真，使用场景比较小众。

这三种启动方式的选择是通过外部的BOOT0 pin或者 nSWBOOT0 option bit配置选择的。

但如果boot配置为flash启动，但flash又为空怎么办？这个ST也已经考虑到了，在这种情况下，检查发现flash为空，cpu转头会去运行system memory程序，所以你会发现即使flash没程序，上电后某些GPIO仍然被配置了，其实这就是内部ROM程序运行导致的后果。详细内容参看官方文档： AN2606。

分析一下内存地址表：

可以发现，CPU上电后是从地址 0开始运行的，但地址0 处存放的是什么代码？取决于BOOT configuration，不同的BOOT configuration会导致不同代码映射到0 地址处。

Flash memory的地址范围是0x08000000 ~ 0x08020000，所以 该MCU所支持挂载的最大flash容量为0x20000 byte,即128KB。flash的烧录地址也只能在这个范围选择。

标题STM32 OTA实现方案

标题方案一：bootloader + AB分区

该方案把flash分为三个区：bootloader、A分区、B分区。

bootloader分区代码不参与升级，只负责引导分区和升级检查。A和B 分区大小需要一致，里面是需要OTA的业务逻辑代码。升级时，将升级固件写入A或B分区，重启之后，bootloader根据A B分区的版本号跳转到最新的版本分区代码运行。这样做的好处是：1、无感升级，不需要进专门的烧录模式，可以在正常业务运行的情况下升级写入flash。2、不会变砖，即使升级写入flash失败，依然存在上一个版本的固件可以使用，安全性高。

缺点：flash容量需求大。

标题方案二：bootloader + A分区

该方案可节省一个分区，对flash压力很小。升级烧录逻辑放在 bootloader，app在接收到升级请求后跳转执行到bootloader代码，bootloader进行数据接收和flash烧录，完成后，跳转执行app程序，升级完成。

该方案适用性好，毕竟很少会因为OTA，而闲置一半的 flash空间。此模式需要MCU处于烧录模式，烧录失败后，无法正常运行，只能重新尝试升级烧录。

标题方案三：直接利用system memory分区进行升级

与方案二的区别就是不用写bootloader代码，直接重启利用boot pin引导进入system memory分区，利用里面的ROM代码进行flash烧写。缺点就是需要配置boot pin重启，风险大，且bootloader是官方固化提供的，无法修改，使用不方便，但也是一条路子。参考文档：AN3155。