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簡(jiǎn)介
雙存儲(chǔ)區(qū)功能是多款 STM32 微控制器的通用特性。本文檔旨在描述如何在客戶應(yīng)用中使用此功能。
本應(yīng)用筆記中涉及的主要內(nèi)容是現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)，通過 X-CUBE-DBFU STM32Cube 擴(kuò)展包介紹。
即時(shí)更新的主要優(yōu)點(diǎn)是可以最大程度地縮短切換階段的停機(jī)時(shí)間，即使在更新期間也可以執(zhí)行要求嚴(yán)苛的實(shí)時(shí)任務(wù)。
盡管本文檔僅直接描述了 STM32L0 系列 Cat5 器件、STM32L4 系列的入門系列和 USB OTG器件，以及 STM32G4 系列 Cat.3 器件，但具有兩個(gè)半獨(dú)立存儲(chǔ)器區(qū)的其他 STM32 微控制器也可以共享部分所述屬性并采用類似的使用方式。
存儲(chǔ)器子系統(tǒng)概述
STM32L0 系列使用 Cortex? M0+ 內(nèi)核。STM32L4 和 STM32G4 系列使用 Cortex? M4 內(nèi)核，并且數(shù)據(jù)總線與指令總線相互獨(dú)立。這意味著，后兩個(gè)系列器件中的 AHB 總線矩陣更為復(fù)
雜。另一個(gè)區(qū)別是 STM32L0 基于 EEPROM 技術(shù)。設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)，務(wù)必要牢記 STM32L0的數(shù)據(jù) EEPROM 與程序 Flash 存儲(chǔ)器共享存儲(chǔ)區(qū)接口。
本文檔涵蓋的所有 MCU 均在 NVM 接口中采用了某種緩存機(jī)制，STM32L0 系列比較簡(jiǎn)單，基于 Cortex M4 的兩個(gè)系列則采用了更為高級(jí)的 ART Accelerator?。
雙存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)器可以被配置為一個(gè)支持連續(xù)尋址的大容量 NVM 塊（少數(shù)情況例外，本文檔不作詳細(xì)介紹）。將 NVM 配置為兩個(gè)并行塊時(shí)則具有顯著優(yōu)勢(shì)，最重要的是可以一邊對(duì)其中一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)執(zhí)行寫操作，一邊對(duì)另一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)執(zhí)行讀操作（和取指操作）。這一點(diǎn)在執(zhí)行更新時(shí)尤為重要，因?yàn)闊o需停止從程序 NVM 中執(zhí)行代碼。
在設(shè)計(jì)使用雙存儲(chǔ)區(qū)器件的應(yīng)用程序時(shí)，可以選擇多種方法來使用程序存儲(chǔ)器的后半部分。
即時(shí)更新
即時(shí)更新也稱為即時(shí)現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)，這是一種允許用戶在不干擾器件正常工作的情況下修改代碼
和配置的過程，與簡(jiǎn)單的 IAP 解決方案相比具有更多優(yōu)勢(shì)：
使用雙存儲(chǔ)區(qū)時(shí)可以更新加載程序的代碼
即使加載失敗，原始代碼也仍然能夠正常運(yùn)行（操作可為“原子操作”）
無需定義加載程序狀態(tài)，器件始終能夠加載代碼。
本文檔通過幾個(gè)示例詳細(xì)介紹了如何在幾微秒內(nèi)將基于原始代碼的所有操作轉(zhuǎn)換為基于更新代碼的所有操作。本文檔還介紹了使用重新定位的向量表從 RAM 執(zhí)行 ISR 的情況。這是降低中斷延遲的常見解決方案，但在現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)時(shí)執(zhí)行起來比較棘手。
MCU 支持的特性
微控制器中實(shí)現(xiàn)了多種機(jī)制來確保固件正常執(zhí)行，其中最重要的是能夠一邊對(duì)其中一個(gè)非易失性存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行寫操作，一邊從另一個(gè)非易失性存儲(chǔ)區(qū)中執(zhí)行代碼。
存儲(chǔ)器重映射切換
微控制器中有一個(gè)控制位（在 STM32L4 和 STM32G4 系列中標(biāo)記為 FB_MODE，在STM32L0 系列中標(biāo)記為 UFB）可供用戶代碼訪問。該位位于系統(tǒng)配置寄存器中，用于控制存儲(chǔ)器映射和別名。此外，該位也用于雙存儲(chǔ)區(qū)自舉機(jī)制，如果使用時(shí)足夠謹(jǐn)慎，還可用于即時(shí)現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)。
根據(jù)標(biāo)志設(shè)置，存儲(chǔ)區(qū) 1 或存儲(chǔ)區(qū) 2 被映射到以 0x0800 0000 為起始地址的區(qū)域，并在地址0x0000 0000 處設(shè)置別名。由于操作不影響 PC 和其他 CPU 寄存器，因此當(dāng)該位發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)，CPU 只會(huì)簡(jiǎn)單地從另一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)獲取下一條指令。示例代碼未鏈接到別名地址范圍，因?yàn)槿绻婕跋到y(tǒng)存儲(chǔ)器中的 ST 自舉程序，別名地址將保持為 0x0000 0000。
正常情況下，兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)中的代碼均鏈接到以 0x0800 0000 為起始地址的區(qū)域。
可重新定位的中斷向量表
CPU 可以配置 IVT 的偏移量。因此，可以通過軟件定義更多的 IVT，并根據(jù)需要在它們之間進(jìn)行切換。
向量表偏移量的默認(rèn)值為 0x0000 0000，通常指向程序存儲(chǔ)器的別名。
務(wù)必要為向量表預(yù)留足夠的空間，每個(gè)中斷向量需要 4 字節(jié)。此外，偏移地址值也存在限制，
即必須與 512 字節(jié)的倍數(shù)對(duì)齊。
用戶選項(xiàng)字節(jié)中的 BFB2 標(biāo)志
該標(biāo)志本質(zhì)上是用于觸發(fā)在復(fù)位時(shí)嘗試從存儲(chǔ)區(qū) 2 自舉。
當(dāng)存儲(chǔ)區(qū) 1 中不存在代碼時(shí)，務(wù)必保持 BFB2 標(biāo)志置 1，以確保在意外斷電時(shí)也可保持安全。
當(dāng) BFB2 置 1 后，將激活系統(tǒng)自舉程序以評(píng)估存儲(chǔ)區(qū) 2 中是否存在代碼，以便盡可能對(duì)其進(jìn)行控制（詳見相關(guān)參考手冊(cè)或 AN2606）。之后，固件必須檢測(cè)到存儲(chǔ)區(qū) 1 的代碼被替換，且程序從存儲(chǔ)區(qū) 2 運(yùn)行。
在該應(yīng)用程序中，只有在從存儲(chǔ)區(qū) 2 執(zhí)行代碼時(shí)發(fā)生意外斷電的情況下，才使用 BFB2 作為故障安全機(jī)制。當(dāng)存儲(chǔ)區(qū) 1 不包含有效代碼時(shí)，BFB2 必須保持置 1；當(dāng)存儲(chǔ)區(qū) 2 中的新代碼復(fù)制到存儲(chǔ)區(qū) 1 時(shí)，BFB2 清零。
