STM32 DualSlot Bootloader

STM32 bootloader พร้อมการอัปเดตเฟิร์มแวร์ USB/UART

ภายใต้การพัฒนาโปรดทราบ: เฟิร์มแวร์นี้อยู่ในขั้นตอนการพัฒนา คุณสมบัติอาจเปลี่ยนแปลงและรหัสอาจมีข้อบกพร่อง ใช้ด้วยความระมัดระวังและรายงานปัญหาใด ๆ ที่คุณพบ

bootloader นี้สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ STM32 นี้เป็นโซลูชันที่แข็งแกร่งและมีคุณสมบัติสำหรับการอัปเดตเฟิร์มแวร์ bootloader ได้รับการออกแบบมาเพื่ออำนวยความสะดวกในการอัปเดตเฟิร์มแวร์ผ่านอินเทอร์เฟซ USB หรือ UART ภายในโดยใช้แฟลช SPI ภายนอกเพื่อจัดเก็บเฟิร์มแวร์ชั่วคราว

คุณสมบัติที่สำคัญ

• ที่เก็บเฟิร์มแวร์สล็อตคู่: bootloader จัดการสล็อตสองช่องใน SPI Flash ภายนอกเพื่อเก็บเฟิร์มแวร์เวอร์ชันที่แตกต่างกัน สิ่งนี้ช่วยให้การอัปเดตเฟิร์มแวร์ที่ปลอดภัยพร้อมความสามารถในการย้อนกลับ

• การย้อนกลับของเฟิร์มแวร์: ในกรณีที่ความล้มเหลวของการอัปเดต bootloader สามารถเปลี่ยนกลับไปใช้เฟิร์มแวร์ที่ทำงานก่อนหน้านี้เพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ยังคงทำงานอยู่

• การตรวจสอบ CRC32: เฟิร์มแวร์แต่ละตัวที่เก็บไว้ใน SPI Flash ได้รับการตรวจสอบความถูกต้องโดยใช้การตรวจสอบ CRC32 เพื่อให้แน่ใจว่ามีความสมบูรณ์ของข้อมูลและป้องกันไม่ให้เฟิร์มแวร์เสียหายจากการถูกดำเนินการ

• ที่เก็บข้อมูลที่เข้ารหัส: bootloader เก็บข้อมูลเฟิร์มแวร์ทั้งหมดที่เก็บไว้ใน SPI Flash ในรูปแบบที่เข้ารหัสเพิ่มความปลอดภัยจากการเข้าถึงที่ไม่ได้รับอนุญาต

• การจัดการเวอร์ชัน: bootloader สามารถรายงานเวอร์ชันเฟิร์มแวร์ปัจจุบันช่วยในการบำรุงรักษาและติดตามเวอร์ชันเฟิร์มแวร์ที่ปรับใช้บนอุปกรณ์

• สคริปต์ Python ภายนอก: มีสคริปต์ Python เพื่อช่วยในการโหลดเฟิร์มแวร์ใหม่ลงในอุปกรณ์ สคริปต์นี้ยังอำนวยความสะดวกในการรายงานเวอร์ชันและการดำเนินการอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับ bootloader

บล็อกซอฟต์แวร์

1. Lock Bin (ซอฟต์แวร์ Python สำหรับการเข้ารหัส)

• วัตถุประสงค์: เครื่องมือ Python นี้เข้ารหัสเฟิร์มแวร์ ( FW FILE ) และแนบข้อมูลเมตาที่สำคัญเช่นเวอร์ชันเฟิร์มแวร์ชื่อเฟิร์มแวร์รหัสเฟิร์มแวร์เวลาสร้างและวันที่ไปยังไฟล์เอาต์พุต ( BIN FILE )
• กระบวนการ:
  • ใช้อินพุตรวมถึงเวอร์ชันเฟิร์มแวร์ชื่อเฟิร์มแวร์รหัสเฟิร์มแวร์เวลาสร้างและวันที่จากผู้ใช้
  • เครื่องมือ Lock Bin รวมอินพุตเหล่านี้เข้ากับไฟล์เฟิร์มแวร์และเข้ารหัสแพ็คเกจเพื่อให้แน่ใจว่าปลอดภัยในระหว่างการส่ง
  • เอาต์พุตเป็นไฟล์ไบนารี ( BIN FILE ) ที่มีเฟิร์มแวร์ที่เข้ารหัสอย่างปลอดภัยพร้อมกับข้อมูลเมตาดาต้าแบบฝัง
• เอาท์พุท: ไฟล์ .fw ที่ปลอดภัยและเข้ารหัสที่มีข้อมูลเมตาทั้งหมดรวมถึงเวลาและวันที่สร้าง

2. แอพโฮสต์ (แอปพลิเคชันอัพโหลดเฟิร์มแวร์)

• วัตถุประสงค์: Host App มีหน้าที่ส่งไฟล์เฟิร์มแวร์ที่เข้ารหัสไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์
• กระบวนการ:
  • มันอ่านไฟล์ .fw ที่เข้ารหัสแยกข้อมูลเมตาที่จำเป็นสำหรับการบันทึกหรือการตรวจสอบความถูกต้องและสร้างการเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่านพอร์ต COM (เช่น USB/UART)
  • แอพจะถ่ายโอนเฟิร์มแวร์ที่เข้ารหัสไปยัง bootloader ที่ทำงานบนไมโครคอนโทรลเลอร์
• ฟังก์ชั่น: อำนวยความสะดวกในการสื่อสารระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์และโฮสต์เพื่อให้แน่ใจว่าเฟิร์มแวร์ถูกอัปโหลดอย่างเหมาะสม

3. bootloader (ทำงานบนไมโครคอนโทรลเลอร์)

• วัตถุประสงค์: bootloader จัดการกระบวนการอัปเดตเฟิร์มแวร์ภายในไมโครคอนโทรลเลอร์
• กระบวนการ:
  • ได้รับเฟิร์มแวร์และข้อมูลเมตาที่เข้ารหัสจาก Host App ผ่าน USB/UART
  • bootloader ตรวจสอบความสมบูรณ์และความถูกต้องของเฟิร์มแวร์โดยใช้ข้อมูลเมตา (เวอร์ชัน, ชื่อ, FW ID)
  • จากนั้นถอดรหัสเฟิร์มแวร์และติดตั้งบนไมโครคอนโทรลเลอร์จัดการการตรวจสอบหรืออัปเดตที่จำเป็น
  • นอกจากนี้ยังสามารถรักษาบันทึกหรือการย้อนกลับทริกเกอร์หากมีปัญหาเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการอัปเดต
• ความรับผิดชอบ:
  • ได้รับการตรวจสอบและติดตั้งเฟิร์มแวร์ที่เข้ารหัสอย่างปลอดภัย
  • สร้างความมั่นใจในความสมบูรณ์และความถูกต้องตามข้อมูลเมตา

ไปป์ไลน์นี้จัดการกับการอัปเดตเฟิร์มแวร์อย่างปลอดภัยเพื่อให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของกระบวนการจากการเข้ารหัสไปจนถึงการติดตั้ง การเพิ่มเวลาและวันที่ในไฟล์ .fw นำเสนอการตรวจสอบย้อนกลับเพิ่มเติมสำหรับแต่ละเวอร์ชันเฟิร์มแวร์

ข้อกำหนดเบื้องต้น

• ฮาร์ดแวร์: ไมโครคอนโทรลเลอร์ STM32 พร้อมอินเทอร์เฟซ USB และ UART
• ที่เก็บข้อมูลภายนอก: โมดูลแฟลช SPI ที่เชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์
• ซอฟต์แวร์: Python ติดตั้งบนเครื่องโฮสต์ของคุณเพื่อเรียกใช้สคริปต์ภายนอก

การสร้าง bootloader

1. โคลนที่เก็บนี้:

   git clone https://github.com/mayankpatel97/STM32-SPIFLASH-UART-BOOTLOADER.git
   cd STM32-SPIFLASH-UART-BOOTLOADER

2. กำหนดค่า bootloader โดยใช้ IDE ที่คุณต้องการ (เช่น STM32Cubeide) หรือผ่านบรรทัดคำสั่ง

3. สร้างโครงการ bootloader และแฟลชลงในไมโครคอนโทรลเลอร์ STM32 ของคุณ

ใช้ bootloader

1. เชื่อมต่ออุปกรณ์ STM32 ของคุณเข้ากับคอมพิวเตอร์ของคุณผ่าน USB หรือ UART

2. เรียกใช้สคริปต์ Python ที่ให้ไว้เพื่อโหลดเฟิร์มแวร์ใหม่:

   python firmware_loader.py --port /dev/ttyUSB0 --file firmware.bin

3. สคริปต์จะจัดการการถ่ายโอนการตรวจสอบและการจัดการเวอร์ชันโดยอัตโนมัติ

4. หลังจากโหลดเฟิร์มแวร์เรียบร้อยแล้ว bootloader จะทำการตรวจสอบ CRC16 และบูทลงในเฟิร์มแวร์ใหม่หรือเปลี่ยนกลับไปใช้เวอร์ชันก่อนหน้าหากตรวจพบข้อผิดพลาด

ขั้นตอนการย้อนกลับ

ในกรณีที่มีปัญหาเกี่ยวกับเฟิร์มแวร์ที่โหลดใหม่ bootloader จะเปลี่ยนกลับไปยังเฟิร์มแวร์ก่อนหน้านี้โดยอัตโนมัติที่เก็บไว้ในสล็อตอื่นเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ยังคงทำงานอยู่

ตรวจสอบเวอร์ชันเฟิร์มแวร์

ในการตรวจสอบเวอร์ชันเฟิร์มแวร์ที่กำลังทำงานอยู่ในปัจจุบันให้ใช้คำสั่งต่อไปนี้:

python firmware_loader.py --port /dev/ttyUSB0 --version

ใบอนุญาต

โครงการนี้ได้รับใบอนุญาตภายใต้ใบอนุญาต MIT - ดูไฟล์ใบอนุญาตสำหรับรายละเอียด

การบริจาค

อย่าลังเลที่จะมีส่วนร่วมในโครงการนี้โดยส่งคำขอดึงหรือเปิดปัญหาสำหรับข้อบกพร่องหรือคำขอคุณสมบัติใด ๆ

กิตติกรรมประกาศ

ขอขอบคุณเป็นพิเศษกับชุมชนโอเพนซอร์ซสำหรับการจัดหาเครื่องมือและห้องสมุดที่ช่วยในการพัฒนา bootloader นี้