一个高效的BootLoader与APP固件合并方法

1、引言

在嵌入式产品中，通常将固件分为两个部分，即BootLoader和应用程序（App）。BootLoader用于执行启动校验、应用程序升级和版本回滚等功能。BootLoader在启动时运行，然后跳转到应用程序地址执行实际的应用程序。

因此，在发布固件时，我们通常会有BootLoader固件和应用程序固件。为了提高量产效率，我们希望将BootLoader固件和应用程序固件合并为一个固件，并只需进行一次烧录。这样做可以简化量产过程。

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      

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

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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