听到这个"需求"的第一反应“这是开玩笑吧”。我是是一个普通的码农，怎么可能开发出了那么复杂的东西。 带着一头冷汗，开始查资料中… 原来如此，有一种下载程序的方式叫做“IAP”。 悬着的心终于放了下来。 原来“给单片机烧写程序”的实质就是把“编译”好的“程序二进制文件”复制到芯片的flash中，和从电脑传电影到MP4播放器上是相似的原理。只不过现在这个“电影”是 “程序二进制文件”，而单片机就是这个“二进制程序”的“播放器”。

需求背景就是“远程更新硬件设备的芯片程序（固件）”。在开发硬件设备的时候，一般使用专用“烧写器”给芯片烧写程序。从而完成芯片应用程序编码和调试工作。在硬件设备研发完成，正式生产出产品并卖给客户后。如果需要更新硬件程序怎么办。难道也要给用户邮寄一个烧写器和程序文件？一个批次的产品都需要更新，你能邮寄的过来吗？这期间会消耗多少成本。这是要赔本的节奏呀。因此，你需要一个“更新固件”的功能。“更新固件”这个词，对于爱鼓捣智能设备的兄台应该很熟悉吧。注意，使用网络或GPRS远程升级固件的时候，这项技术被称为“OTA升级”。

“更新固件”从技术角度来看，本质上是“芯片自己给自己更新（烧写）程序”。没错就是自己给自己更新程序，听起来有点吓人，万一芯片学会了自己给自己迭代升级程序，就像生物进化一样，一步一步的进化，最终出现“智慧思想”怎么办。如果你看过“终结者”就会知道：“没办法，拦是拦不住的”。因此，就会出现“硅基生物”代替“碳基生物”的地球（如果你看过刘慈欣的著作你就会明白我要表达的意思）。

芯片自己更新程序的原理是：芯片中是可以存放多个“程序”的。就和你的手机可以同时安装“支付宝”和“微信”是一个道理。而实现芯片自己更新“程序”的原理就是，烧写在芯片中的其中一个“程序”可以更新芯片中的另一个“程序”。把可以更新其他程序的“程序”叫做“Bootloader”，把被更新的“程序”叫做“App”。（当然从原理上来说芯片上的多个程序是可以实现互相更新的。只是现实中很少有这样的需求）。更详细的实现细节，请阅读13.2~13.5章节。

SWD/JTAG 两种标准的“烧写器”编程接口（协议），支持这些编程接口的烧写器有：JLINK、ULINK、ST-LINK

ISP(In System Programing，在系统中编程) 使用固化在芯片内部的bootloder更新应用程序的一种方式。需要芯片硬件支持（阅读芯片手册）。一般使用串口下载程序，常用的下载工具软件有：国产的FlyMcu 和 stm公司官方提供的Flash Loader Demonstrator。注意，烧写的时候，需要配置芯片的Boot引脚，烧写完成之后，再修配置回来才能运行程序。

IAP(In applicating Programing，在应用编程)，是一种除基本芯片烧录方法之外的一种巧妙程序烧写方式。 实现IAP下载程序，需要芯片保持在“从闪存启动模式”。其实现原理为：把flash 划分为2个部分，一个部分用于放置“更新其他程序的bootloader”，另一部分放置普通的应用程序。其中bootloder放置在芯片“上电”自动运行的位置（即用烧写器烧写普通程序的位置）。而普通的应用程序被放置在flash偏后面的 扇区中。至此你会有以下几个疑问，下面分别解答。手机自动更新系统，其实就是使用了IAP的原理。（其实电脑操作系统和手机操作系统都有bootloader，只不过用在电脑系统上，被叫做“Windows Boot Manager”）。

bootloader到底是什么？烧写程序是怎么做到的？ bootloader起始就是一个普通的单片机应用程序，但他的功能是，从芯片外界读取“应用程序的bin文件”并把这个文件放置到芯片Flash的指定位置。就完成了“应用程序的烧写”。

有了bootloader之后，芯片程序怎样启动？ 现在被烧写好的“应用程序”没有放置到单片机上电运行的位置，那么应用程序怎么启动呢。答案是，芯片上电，默认会运行bootloader这个程序，而bootloader这个程序可以判断是否存在可用的App，如果存在则把当前程序运行的“pc指针”指向放置应用程序的flash地址（在此之前，重新指定新的“中断向量表”和“堆栈”的地址）即可让应用程序跑起来。是的，使用IAP方式后，以后芯片每次上电都走这样一个启动流程。

提到IAP的实现方式，那可多了去了。可以说只要能实现“数据传输”，就可以用来开发IAP升级固件的功能。以下把常用常见的方式加以详细说明：

U盘 Bootloader需要读取U盘的文件系统，从U盘读取固件文件并写在Flash的指定位置。从而完成程序更新。 最常见的IAP实现方式，也最方便。只要把固件放置到U盘，然后插入机器，启动机器即可自动更新应用程序。一般智能硬件，采用设备本身模拟U盘的功能，当你把智能硬件使用USB数据线连接到电脑上之后，电脑上会弹出一个类似U盘的磁盘，你只需把固件文件（bin文件）复制粘贴到这个磁盘中即可。然后断开USB连接线，重启或重新给智能硬件通电，智能设备就会自动更新固件。缺点：要做的支持市面上的所有U盘很难。

串口（RS232/RS485） Bootloader需要实现串口通信，使用串口通道接收固件文件并写在Flash的指定位置。从而完成程序更新。 这个也是常用的更新固件方式。使用硬件设备的的“串口通信线”即可完成芯片固件更新。需要配合相应的上位机软件来实现。使用体验比较好，使用起来也比较稳定。（本文一开始说描述的需求，就是指这种实现方式）

网络TCP Bootloader需要实现网络通信，使用网络通道接收固件文件并写在Flash的指定位置。从而完成程序更新。 常用于实现远程自动更新。比如放置在野外的智能设备，通过4G网络定期查看是否有更新，如果有则通过网络下载固件并自动更新。

蓝牙 Bootloader需要实现蓝牙通信，使用蓝牙通道接收固件文件并写在Flash的指定位置。从而完成程序更新。 常用于便携式设备的更新。因为一般的便携式设备都是使用蓝牙通信。所以只能用蓝牙来更新固件。 比如：智能手表，蓝牙耳机，蓝牙鼠标，蓝牙xx

CAN总线（主丛电路板方式） 常用于更新大型机器中的某一块电路板上芯片的程序。主电路板有文件系统，可以储存其他电路板上芯片的固件文件。大型设备内部，电路板与电路板之间常使用CAN总线通信。因此要更新机器内某个电路板的程序，可以通过“主从电路板”的方式，线把固件文件先传输到主电路板芯片中，然后主电路板芯片通过CAN总线给目标电路板更新程序。

为啥要压缩固件 因为大呗！普通Stm32的应用程序，编译出来的Bin文件大小在20K~100K之间。咦，不大呀，怎么说大呢？ 是不大，但是看对于什么通信方式来说。 对于U盘更新固件方式，几百K是小意思。如果对于网络方式呢。一般都是给远程网络设备更新固件，用的是流量。而物联网卡的流量很有限，伤不起呀。其次，看你对速度有没有要求。比如你用蓝牙来更新固件。更新速度的瓶颈是在传输速度上。而速度是无法提高的，只能通过减小固件体积来达到提高更新速度的效果。

怎样压缩与解压缩固件 使用电脑软件来实现对固件的压缩。bootloader只要负责解压即可。推荐的芯片可用压缩算法有：zlib、miniLZO