# 九号控制器OTA工程

**Repository Path**: paceycn/controller-no.-9--ota-project

## Basic Information

- **Project Name**: 九号控制器OTA工程
- **Description**: 九号控制器的OTA工程，详情可见
https://www.bilibili.com/video/BV1BLKD6dEW3/
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 5
- **Created**: 2026-07-04
- **Last Updated**: 2026-07-04

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# CAN Bootloader OTA 固件升级系统

> **⚠️ 声明：本 README 由 AI（GitHub Copilot, DeepSeek V4 Pro）自动生成，仅供参考。**

---

## 🎬 演示视频

【九号控制器-二次开发之OTA（看简介）】 https://www.bilibili.com/video/BV1BLKD6dEW3/?share_source=copy_web&vd_source=ac307c82f7616dd4fbbfdda9db97ba8f
---

## ☕ 打赏支持

如果这个项目对你有帮助，欢迎请作者喝杯咖啡~

<div align="center">

![微信收款码](微信收款码.jpg)

</div>

---

## 项目概述

本项目是一个基于 **CAN 总线** 的 MCU 固件在线升级（OTA / IAP）系统，适用于 **AT32F415** 系列微控制器。系统由三部分组成：

| 部分 | 路径 | 说明 |
|------|------|------|
| **Bootloader（下位机）** | `bootloader/` | 运行在 MCU 上的引导程序，负责固件接收、Flash 烧写与校验 |
| **APP（下位机）** | `app/` | 运行在 MCU 上的应用程序，可响应 CAN 命令跳回 Bootloader |
| **上位机（PC 工具）** | `上位机/` | Python GUI 工具，通过 CANable 适配器发送固件到 MCU |

---

## 硬件环境

| 项目 | 规格 |
|------|------|
| **MCU** | AT32F415（ARM Cortex-M4, 256KB Flash, 32KB SRAM） |
| **CAN 适配器** | CANable 2.0（SLCAN 固件） |
| **CAN 波特率** | 1 Mbps |
| **系统时钟** | HEXT 外部晶振，PCLK = 70 MHz |

---

## 内存布局

```
Flash (256KB)
┌──────────────────────┐  0x08000000
│   Bootloader         │  ~16 KB
├──────────────────────┤  0x08004000
│   APP 固件           │  最大 ~240 KB
│                      │
└──────────────────────┘  0x08040000

SRAM (32KB)
┌──────────────────────┐  0x20000000
│   栈 / 堆 / 数据     │
│          ...         │
├──────────────────────┤  0x20007FF0
│   Magic Word (4B)    │  ← Bootloader 跳转标记
└──────────────────────┘  0x20008000
```

- **Bootloader** 占用 Flash 低 16 KB（`0x08000000 ~ 0x08003FFF`）
- **APP** 起始地址为 `0x08004000`，最大可用约 240 KB
- **Magic 标记** 驻留在 SRAM 末尾（`0x20007FF0`），软复位不丢失

---

## 通信协议

### CAN ID 分配

| CAN ID | 方向 | 说明 |
|--------|------|------|
| `0x100` | Host → Device | 命令帧 |
| `0x101` | Device → Host | 应答帧 |
| `0x102` | Host → Device | 数据帧 |
| `0x103` | Device → Host | Bootloader 日志 / Banner |

### 命令码

| 命令码 | 功能 |
|--------|------|
| `0x00` | **PING** — 检测设备在线 |
| `0x01` | **GET_INFO** — 获取设备信息（版本、Flash 容量等） |
| `0x02` | **ERASE** — 擦除 APP 区域 |
| `0x03` | **WRITE_PREPARE** — 准备接收数据块（附带总长度） |
| `0x04` | **WRITE_FINALIZE** — 数据块写入完成，触发 CRC32 校验 |
| `0x05` | **GO** — 校验通过后跳转 APP |
| `0x06` | **RESET** — 软复位设备 |
| `0x07` | **ENTER_BL** — APP 中收到此命令后跳回 Bootloader |

### 数据传输格式

- **块大小**: 256 字节 / Block
- **每帧数据**: 6 字节（CAN 标准帧 8 字节中，2 字节为 Block 索引 + 序列号）
- **每块帧数**: 约 43 帧（`ceil(256/6)`）
- **CRC32**: 多项式 `0xEDB88320`（与 Ethernet / ZIP 一致），对整个固件计算

---

## 目录结构

```
九号外发/
├── README.md                    ← 本文件
│
├── bootloader/                  ← Bootloader 下位机工程 (Keil MDK)
│   ├── BL/
│   │   ├── bootloader.c/h      Bootloader 主逻辑
│   ├── APP/
│   │   ├── main.c              Bootloader 入口
│   │   ├── interrupt.c/h       ISR（CAN RX0 等）
│   ├── BSP/
│   │   ├── BSP_can.c/h         CAN 初始化与收发
│   │   ├── BSP_flash.c/h       Flash 擦写操作
│   │   ├── BSP_crc32.c/h       CRC32 计算
│   │   ├── BSP_iic.c/h         I2C EEPROM 驱动
│   │   ├── BSP_eeprom_map.c/h  EEPROM 数据布局
│   │   └── ...                 其他 BSP 驱动
│   ├── FWLib/                   AT32F415 标准外设库
│   ├── CORE/                    CMSIS 及 DSP 库
│   ├── RTT/                     SEGGER RTT 日志输出
│   ├── Project/                 Keil 工程文件
│   └── bin/                     编译产物
│
├── app/                         ← APP 下位机工程 (Keil MDK)
│   ├── APP/
│   │   ├── main.c              APP 入口
│   │   ├── interrupt.c/h       ISR（含 ENTER_BL 命令检测）
│   ├── BSP/                     BSP 驱动（同 bootloader）
│   ├── FWLib/                   AT32F415 标准外设库
│   ├── CORE/                    CMSIS 及 DSP 库
│   ├── Project/                 Keil 工程文件
│   └── bin/                     编译产物
│
└── 上位机/                      ← PC 上位机工具 (Python)
    ├── can_bl_gui.py           主程序（Tkinter GUI）
    ├── requirements.txt        Python 依赖
    └── APP_Bootloader_接入指南.txt   APP 接入说明
```

---

## 快速开始

### 1. 编译下位机固件

使用 **Keil MDK** 分别打开以下工程并编译：

- `bootloader/Project/Temperature_Reading.uvprojx` → 生成 Bootloader 固件
- `app/Project/Temperature_Reading.uvprojx` → 生成 APP 固件

编译产物位于各自的 `bin/` 目录。

> 注意：APP 工程的链接脚本需将起始地址设为 `0x08004000`，并且 `SCB->VTOR` 必须指向 APP 的向量表。

### 2. 烧录 Bootloader

使用 J-Link 或其他调试器将 Bootloader 固件烧录到 `0x08000000`。

### 3. 安装上位机依赖

```bash
cd 上位机
pip install -r requirements.txt
```

依赖包：
- `python-can >= 4.4.0`
- `pyserial >= 3.5`

### 4. 启动上位机

```bash
python can_bl_gui.py
```

操作流程：
1. 选择 CANable 串口并设置波特率（默认 1 Mbps）
2. 点击 **连接**
3. 点击 **PING** 确认设备在线
4. 点击 **选择固件**，加载 `.bin` 文件
5. 点击 **开始烧录**，等待进度完成
6. 点击 **GO** 跳转到新固件运行

### 5. APP 跳回 Bootloader

APP 运行时，上位机点击 **进入BL** 按钮发送 `0x100 0x07` 命令，MCU 会在 CAN RX 中断中检测该命令，写入 Magic 标记后软复位，回到 Bootloader。

---

## 工作流程

```mermaid
sequenceDiagram
    participant PC as 上位机 (PC)
    participant BL as Bootloader (MCU)
    participant APP as APP (MCU)

    Note over BL: 上电 / 复位
    BL->>BL: 检查 Magic 标记
    alt Magic 有效 (BLMG)
        BL->>BL: 清除 Magic，留在 BL
    else Magic 无效
        BL->>APP: 跳转到 0x08004000
    end

    Note over PC,BL: ─── OTA 升级流程 ───
    PC->>BL: PING (0x100, CMD=0x00)
    BL->>PC: 应答 (0x101, OK)
    PC->>BL: GET_INFO (0x100, CMD=0x01)
    BL->>PC: 版本号 / Flash 容量
    PC->>BL: ERASE (0x100, CMD=0x02)
    BL->>PC: 擦除完成
    PC->>BL: WRITE_PREPARE (0x100, CMD=0x03)
    loop 逐块传输 (256B/Block)
        PC->>BL: 数据帧 (0x102)
        BL->>PC: 应答 (CRC OK / ERR)
    end
    PC->>BL: WRITE_FINALIZE (0x100, CMD=0x04)
    BL->>PC: CRC32 校验结果
    PC->>BL: GO (0x100, CMD=0x05)
    BL->>APP: 跳转到新固件

    Note over PC,APP: ─── 运行时回退 BL ───
    APP->>APP: 正常运行
    PC->>APP: ENTER_BL (0x100, CMD=0x07)
    APP->>APP: 写 Magic + 软复位
    Note over BL: 重新进入 Bootloader
```

---

## 关键设计说明

### Magic 标记机制

| 地址 | 值 | 含义 |
|------|------|------|
| `0x20007FF0` | `0x424C4D47` ("BLMG") | 下次复位后停留在 Bootloader |
| `0x20007FF0` | 其他值 | 正常启动，自动跳转 APP |

Magic 标记位于 SRAM 末尾，由 APP 写入后调用 `NVIC_SystemReset()`。软复位不擦除 SRAM，因此 Bootloader 启动时仍能读到该标记。

### Flash 写入策略

- 接收在 CAN ISR 中完成（数据放入 `data_buf[256]`）
- 实际的 Flash 擦写操作在 `main()` 主循环的 `bl_process()` 中执行
- 避免了在中断上下文中擦写 Flash 导致的其他中断延迟问题

### CRC32 校验

- **传输阶段**: 每 256 字节块附带块级 CRC
- **完成阶段**: WRITE_FINALIZE 命令触发全固件 CRC32 校验
- **启动阶段**: Bootloader 通过 I2C EEPROM 中保存的 CRC 值校验现有 APP 固件

---

## 注意事项

1. **CAN 时钟精度**：CAN 协议要求时钟精度 ≤1.58%，必须使用 HEXT 外部晶振，不可使用 HICK 内部 RC
2. **向量表偏移**：APP 的 `VTOR` 必须设为 `0x08004000`，否则中断无法正确响应
3. **SRAM 末尾**：Magic 标记地址 `0x20007FF0` 不可被栈或堆覆盖，请在链接脚本中预留
4. **APP 中断向量**：APP 的 `startup` 文件中的向量表也是从 `0x08004000` 偏移，需链接器正确设置

---

## 许可证

内部项目，仅供团队使用。

---

> *README generated by GitHub Copilot (DeepSeek V4 Pro) — 2026-06-29*

---

> *README generated by GitHub Copilot (DeepSeek V4 Pro) — 2026-06-29*