单片机IAP（In Application Programming，在线应用编程）是一种允许用户程序在运行过程中直接对Flash存储器进行读写操作的功能，主要用于产品发布后的固件升级。简单来说，就是设备在正常工作状态下，无需借助外部编程工具或拆除硬件，直接通过自身的软件程序完成系统升级。
首先先使用STM32CubeMX配置好基础设置。
配置好后生成程序。
然后更改main.c加入自己的Bootloader内容。
/* USER CODE BEGIN Header */ /** ****************************************************************************** * @file : main.c * @brief : Main program body ****************************************************************************** * @attention * * Copyright (c) 2025 STMicroelectronics. * All rights reserved. * * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file * in the root directory of this software component. * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS. * ****************************************************************************** */ /* USER CODE END Header */ /* Includes ------------------------------------------------------------------*/ #include "main.h" #include "usart.h" #include "gpio.h" /* Private includes ----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN Includes */ #include <stdio.h> #include "string.h" #include "stdio.h" /* USER CODE END Includes */ /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PTD */ // 内存地址宏定义（根据芯片实际SRAM/FLASH大小调整） #define RAM_Start ((uint32_t)0x20000000) // SRAM起始地址（STM32F1系列通用） #define RAM_End ((uint32_t)0x20020000) // SRAM结束地址（128KB SRAM：0x20000000~0x20020000） #define RAM_FLASH ((uint32_t)0x08000000) // FLASH起始地址（STM32F1主FLASH起始） // Bootloader分区配置 #define BOOT_SIZE 0x3000 // Bootloader大小：12KB（0x3000=12*1024） #define AppAddress (RAM_FLASH+ BOOT_SIZE) // APP起始地址：0x08003000 #define USER_FLASH_PAGES 52 // APP占用FLASH页数（每页1KB，共52KB） #define UPDATE_CMD "update" // 升级触发指令（串口发送该字符串则擦除APP区） #define ADDR_END_FLASH ((FLASH_PAGE_SIZE*USER_FLASH_PAGES)+AppAddress) //App结束地址 // 函数指针类型定义：指向无参数、无返回值的函数（用于跳转APP的复位函数） typedef void (*iapfun)(void); /* 重定向fputc函数：将printf输出重定向到USART1 */ int fputc(int ch, FILE *f) { // 阻塞发送1个字节到串口1，超时时间0xFFFF（无实际超时） HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff); return ch; // 返回发送的字符 } /* 全局变量定义 */ iapfun jump2app; // 跳转APP的函数指针 unsigned int count2 = 0; // 预留计数变量（暂未使用） unsigned char datatemp[256] = {0}; // 串口接收缓存（每次接收256字节） unsigned char boot_flag = 0; // 升级标志：0=不升级，1=触发升级 unsigned char time_out_flag = 0; // 接收超时标志（用于判断APP数据是否接收完成） /* USER CODE END PTD */ /* Private define ------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PD */ /* USER CODE END PD */ /* Private macro -------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PM */ /* USER CODE END PM */ /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PV */ /* USER CODE END PV */ /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/ void SystemClock_Config(void); /* USER CODE BEGIN PFP */ /* USER CODE END PFP */ /* Private user code ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN 0 */ /* USER CODE END 0 */ /** * @brief 应用程序入口函数 * @retval int */ int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ unsigned char i; // 10秒倒计时循环变量 /* USER CODE END 1 */ /* MCU初始化配置--------------------------------------------------------*/ /* 1. 复位所有外设，初始化FLASH接口和SysTick定时器 */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* 2. 配置系统时钟（此处为72MHz，由SystemClock_Config实现） */ SystemClock_Config(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* 3. 初始化所有已配置的外设（GPIO、USART1） */ MX_GPIO_Init(); MX_USART1_UART_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ // Bootloader启动提示 printf("Bootloader 启动\r\n"); printf("输入\"update\"擦除用户区FLASH，或等待10秒自动启动用户程序\r\n"); // 10秒倒计时检测升级指令：每秒接收1次串口数据，共10次 for(i = 0; i<10; i++) { // 阻塞接收串口数据：缓存datatemp，长度256字节，超时1000ms（1秒） HAL_UART_Receive(&huart1, datatemp, 256, 1000); // 判断接收缓存中是否包含升级指令"update"，strstr函数查找datatemp中是否有"update"字符串 if(strstr((const char *)datatemp, UPDATE_CMD) != NULL) { /* 触发升级：擦除APP区FLASH */ FLASH_EraseInitTypeDef EraseInitStruct; // FLASH擦除配置结构体 unsigned int PageError; // 擦除错误页地址（用于定位擦除失败位置） // 解锁FLASH：FLASH操作前必须解锁，否则硬件拒绝擦写 HAL_FLASH_Unlock(); // 配置FLASH擦除参数 EraseInitStruct.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_PAGES; // 擦除类型：按页擦除 EraseInitStruct.PageAddress = AppAddress ; // 起始擦除地址：APP区起始地址 EraseInitStruct.NbPages = USER_FLASH_PAGES; // 擦除页数：APP区总页数 // 执行批量擦除，若失败则打印错误页地址 if(HAL_FLASHEx_Erase(&EraseInitStruct, &PageError) != HAL_OK) { HAL_FLASH_Lock(); // 擦除失败，锁定FLASH printf("擦除失败，错误页地址:0x%x\n\r",PageError); return 0; // 退出程序 } HAL_FLASH_Lock(); // 擦除成功，锁定FLASH boot_flag = 1; // 设置升级标志为1 printf("擦除APP区成功\n\r"); break; // 退出10秒循环，进入接收APP数据阶段 } } // 触发升级（收到update指令） if(boot_flag == 1) { HAL_StatusTypeDef temp; // HAL库状态变量（接收/写入状态） unsigned int Address; // FLASH编程地址（从APP起始地址开始） unsigned int data_32; // 32位数据缓存（FLASH按字编程，每次写4字节） unsigned char j = 0; // 接收计数（统计已接收/写入的256字节包数） printf("准备接收APP二进制文件，请在30秒内发送\r\n"); Address = AppAddress ; // 初始化编程地址为APP起始地址 // 阻塞接收APP数据：超时30秒，若超时则退出 temp = HAL_UART_Receive(&huart1, datatemp, 256, 30*1000); // 30秒内未收到任何数据，退出升级流程 if(temp == HAL_TIMEOUT) { printf("接收超时，结束等待APP数据\r\n"); return 0; } // 成功接收到第一批数据，进入循环接收+写入流程 else if(temp == HAL_OK) { while(1) { unsigned char i; HAL_FLASH_Unlock(); // 解锁FLASH，准备编程 // 按字（4字节）写入FLASH：256字节=64个字（64*4=256） for(i=0; i<64; i++) { // 从接收缓存中提取4字节数据（i<<2 = i*4，按字对齐） data_32 = *(unsigned int *)(&datatemp[i<<2]); // 确保编程地址未超出APP区范围 if(Address < ADDR_END_FLASH) { // 按字编程FLASH：地址=Address，数据=data_32 if(HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD, Address, data_32)==HAL_OK) { Address += 4; // 编程成功，地址偏移4字节（指向下一个字） } else { HAL_FLASH_Lock(); // 编程失败，锁定FLASH printf("写入失败，错误地址: 0x%x\n\r", Address); return 0; // 退出程序 } } } HAL_FLASH_Lock(); // 编程完成，锁定FLASH // 打印写入状态：当前编程地址、已接收包数 printf("成功写入256字节，当前地址: 0x%x\t已接收包数: %d\n\r",Address,j++); // 继续接收下一批数据：超时2秒（最后一包数据不足256字节时会超时） temp = HAL_UART_Receive(&huart1, datatemp, 256, 2*1000); // 接收超时：说明无后续数据 if(temp == HAL_TIMEOUT) { time_out_flag++; // 超时计数+1 // 连续2次超时则判定数据接收完成（避免单次超时误判） if(time_out_flag == 2) { printf("APP数据接收完成，写入结束\r\n"); goto START_APP; // 跳转到启动APP的逻辑 } } } } } // 未触发升级（10秒内未收到update指令） else if(boot_flag == 0) { START_APP: // 启动APP的标签（升级完成后也会跳转到此处） printf("准备启动用户APP程序\r\n"); HAL_Delay(10); // 短暂延时，确保串口打印完成 /* 校验APP是否存在：判断APP栈顶地址是否合法 */ // 原理：APP的中断向量表首4字节是栈顶地址，必须在SRAM范围内才视为有效APP printf("APP栈顶地址:0x%x\r\n", (*(unsigned int *)AppAddress )); // 栈顶地址需在SRAM起始~结束地址之间（0x20000000~0x20020000） if(((*(unsigned int *)AppAddress )>= RAM_Start) && ((*(unsigned int *)AppAddress )<= RAM_End)) { // 可选：关闭全局中断（跳转前关闭，需在APP中重新开启） //__disable_irq(); // 设置主栈指针（MSP）为APP的栈顶地址（模拟STM32复位流程） __set_MSP(*(unsigned int *)AppAddress ); // 提取APP复位函数地址：中断向量表第2项（地址+4） jump2app = (iapfun)*(unsigned int *)(AppAddress +4); jump2app(); // 跳转到APP的复位函数，执行APP程序 } else { printf("未检测到有效用户APP程序\r\n"); return 0; // 无有效APP，退出程序 } } /* USER CODE END 2 */ /* 无限循环（理论上不会执行到此处：要么跳转APP，要么退出程序） */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ } /** * @brief 系统时钟配置函数 * @note 配置为：HSE(8MHz) → PLL倍频9倍 → 72MHz系统时钟 * @retval None */ void SystemClock_Config(void) { RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; // 振荡器初始化结构体 RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0}; // 时钟初始化结构体 /** 初始化RCC振荡器参数 */ RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; // 振荡器类型：外部高速晶振（HSE） RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; // 开启HSE RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1; // HSE预分频：1分频（8MHz） RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; // 开启内部高速晶振（备用） RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; // 开启PLL RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; // PLL时钟源：HSE RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9; // PLL倍频：9倍（8*9=72MHz） // 配置振荡器，失败则进入错误处理 if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /** 初始化CPU、AHB、APB总线时钟 */ RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; // 系统时钟源：PLL输出（72MHz） RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; // AHB总线分频：1分频（72MHz） RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; // APB1总线分频：2分频（36MHz） RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; // APB2总线分频：1分频（72MHz） // 配置时钟，FLASH延迟：2个周期（72MHz需2周期） if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } /* USER CODE BEGIN 4 */ /* USER CODE END 4 */ /** * @brief 错误处理函数（硬件初始化/FLASH操作失败时调用） * @retval None */ void Error_Handler(void) { /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */ /* 用户可自定义错误处理逻辑，如LED闪烁报警 */ __disable_irq(); // 关闭全局中断 while (1) // 死循环，程序卡死 { } /* USER CODE END Error_Handler_Debug */ } #ifdef USE_FULL_ASSERT /** * @brief 断言失败处理函数（参数校验失败时调用） * @param file: 出错文件名称指针 * @param line: 出错行号 * @retval None */ void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line) { /* USER CODE BEGIN 6 */ /* 用户可自定义打印出错文件和行号，如： printf("参数错误：文件 %s 第 %d 行\r\n", file, line); */ /* USER CODE END 6 */ } #endif /* USE_FULL_ASSERT */注意写入时需要更改代码写入大小，与代码里宏定义的大小一样。
配置完成后写入stm32f103c8t6单片机。
然后接着编写单片机内运行的程序APP，使用上面的Bootloader程序升级写入，并且跳转运行。
基础配置使用STM32CubeMX，同上一样配置。（APP程序可以是任意程序，我们这里写入一个串口不断发送数据的示例程序）
/* USER CODE BEGIN Header */ /** ****************************************************************************** * @file : main.c * @brief : Main program body ****************************************************************************** * @attention * * Copyright (c) 2025 STMicroelectronics. * All rights reserved. * * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file * in the root directory of this software component. * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS. * ****************************************************************************** */ /* USER CODE END Header */ /* Includes ------------------------------------------------------------------*/ #include "main.h" #include "usart.h" #include "gpio.h" /* Private includes ----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN Includes */ #include <stdio.h> /* USER CODE END Includes */ /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PTD */ #define ROM_FLASH ((uint32_t)0x08000000) //Flash起始地址 #define ROM_SIZE 0x3000 //Bootloader程序大小 /* USER CODE END PTD */ /* Private define ------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PD */ /* USER CODE END PD */ /* Private macro -------------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PM */ /* USER CODE END PM */ /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN PV */ /* USER CODE END PV */ /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/ void SystemClock_Config(void); /* USER CODE BEGIN PFP */ int fputc(int ch, FILE *f) { HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff); return ch; } /* USER CODE END PFP */ /* Private user code ---------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN 0 */ /* USER CODE END 0 */ /** * @brief The application entry point. * @retval int */ int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ uint32_t SUM = 0; /* 设置中断向量偏移地址 */ SCB->VTOR = ROM_FLASH | ROM_SIZE; /* USER CODE END 1 */ /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* Configure the system clock */ SystemClock_Config(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* Initialize all configured peripherals */ MX_GPIO_Init(); MX_USART1_UART_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ HAL_Delay(10); if(SUM%100 == 0) { printf("this is app!\t%d\n\r",SUM/100); } SUM++; } /* USER CODE END 3 */ } /** * @brief System Clock Configuration * @retval None */ void SystemClock_Config(void) { RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0}; /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters * in the RCC_OscInitTypeDef structure. */ RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1; RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9; if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks */ RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } /* USER CODE BEGIN 4 */ /* USER CODE END 4 */ /** * @brief This function is executed in case of error occurrence. * @retval None */ void Error_Handler(void) { /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */ /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */ __disable_irq(); while (1) { } /* USER CODE END Error_Handler_Debug */ } #ifdef USE_FULL_ASSERT /** * @brief Reports the name of the source file and the source line number * where the assert_param error has occurred. * @param file: pointer to the source file name * @param line: assert_param error line source number * @retval None */ void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line) { /* USER CODE BEGIN 6 */ /* User can add his own implementation to report the file name and line number, ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */ /* USER CODE END 6 */ } #endif /* USE_FULL_ASSERT */关键点是这里需要程序写入改为偏移量，偏移到Bootloader程序之后起始位置为0x8003000字节为0xD000
然后生成为.bin文件使用，命令
//添加这条命令用来生成bin文件 $K\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe --bin --output=Bin\@L.bin !L生成了一个.bin文件，等下我们引导写入到单片机中。
打开串口工具，sscom5.13.1
配置串口发送文件延时为100ms.因为stm32是接收一包写一包的，比较耗时
启动单片机，写入APP程序，串口提示请在10s内输入升级命令
发送update命令，开始升级
选择.bin文件并发送。
升级
升级完成并运行程序了。
