不用拆板！STM32串口无BOOT OTA保姆级教程：64KB Flash从0到1搞明白

你是不是也遇到过这种崩溃时刻？给STM32更固件时，得拆机器、找杜邦线、怼BOOT引脚，折腾半小时还可能因为手滑焊错线；要是设备已经装在天花板上、柜子里这种犄角旮旯，拆一次能累出一身汗？

今天咱就绕开这个麻烦——不用BOOTloader，直接用串口给STM32做OTA升级！就用常见的STM32F103C8T6，64KB Flash就能搞定，步骤拆解得明明白白，小白也能跟上，看完你说不定会惊呼：“原来OTA还能这么简单？”

一、先搞懂：STM32无BOOT OTA到底是咋回事？

OTA（Over-The-Air）说通俗点，就是让设备“自己在线装新程序”——不用拆机器、不用插下载器，靠串口收新固件，再自己写到芯片里替换老程序。核心就俩关键动作，少一个都不行：

  1. 收固件：通过串口把新程序“传”到STM32里；
  2. 写Flash：把收到的新固件安稳存到芯片自带的Flash里，最后让新程序“上岗”。

先明确咱的“硬件基础”：这次用的STM32F103C8T6，自带的Flash就64KB（相当于一个迷你U盘），而且Flash是“按页操作”的——每一页1KB（就像U盘里的小文件夹，擦除、写入都得按整页来，不能只改半页）。它的地址范围也得记牢：从0x08000000开始，到0x08010000结束，后面分区全靠这俩数。

二、Flash分区：给程序“分好房间”

OTA的核心是“不能让新程序和老程序打架”——总不能一边跑老程序，一边直接改老程序的存储区吧？所以得给Flash“分房间”：一个房间让老程序“干活”，一个房间暂存新程序。

咱这例子里，编译出来的APP程序才18KB（很小巧），所以干脆把64KB Flash“一分为二”，简单粗暴还不容易出错：

  • APP区（干活区）：32KB，地址0x08000000 ~ 0x08008000，老程序就存在这儿，平时设备就靠它工作；
  • OTA区（暂存区）：32KB，地址0x08008000 ~ 0x08010000，新固件先存在这儿“过渡”，等搬完再清空。

当然啦，要是你家程序更大（比如30KB），也能自己调分区——比如APP区分40KB，OTA区分24KB，只要不超出64KB总大小就行，灵活得很。

三、OTA核心逻辑：像“搬家”一样稳妥

给Flash分好区，下一步就是“怎么把新程序搬去干活区”。这里有个关键设计：在Flash最后一页（地址0x0800FC00）放个“小开关”（标志位），用来告诉STM32：“有没有新程序要更？现在要不要搬？”

整个流程就像“给房子换家具”，稳得很，连掉电都不怕：

  1. 传新固件：通过串口把新固件传到OTA暂存区（先把“家具”运到临时仓库）；
  2. 开始搬家：把OTA区的新固件“搬”到APP区，同时把“小开关”拨到1（告诉芯片：“我正在搬家，别捣乱”）；
  3. 收尾重启：搬完后清空OTA区（把临时仓库腾出来），再把“小开关”拨回0，最后重启芯片——新程序就正式“上岗”了！

哪怕中途突然掉电也不怕！芯片重启后会先查“小开关”：要是看到开关是1，就知道“上次没搬完”，接着把OTA区的新固件往APP区搬，搬完清仓库、拨开关、重启，照样能更成功，一点不翻车。

四、实操：写3个“Flash工具函数”

要实现上面的逻辑，得先有“操作Flash的工具”——就像用U盘得有“复制”“删除”功能一样。下面这3个函数，就是用来擦除、写入、读取Flash的，代码里的关键细节我都标成大白话了，跟着看就行。

1. 头文件：先定义“固定参数”（flash_on_chip.h）

先把Flash的地址、页大小这些“不会变的数”定义成宏，写代码时不用记一堆数字，不容易错：

#ifndef __FLASH_ON_CHIP_H
#define __FLASH_ON_CHIP_H

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>

// APP区起始地址（干活区的大门）
#define FLASH_BASE_ADDR  (0x08000000UL)
// APP区结束地址（干活区的后门）
#define APP_LIMIT        (0x08008000UL)
// OTA区起始地址（暂存区的大门）
#define STAGING_BASE     (0x08008000UL)
// Flash总结束地址（整个Flash的后门）
#define FLASH_END_ADDR   (0x08010000UL)
// 单页Flash大小（1KB，擦写必须按整页来）
#define PAGE_SIZE        (1024U)
// 标志位地址（Flash最后一页，放“小开关”的地方）
#define Flage_PAGE_ADDR  (0x0800FC00UL)

// 函数声明（告诉编译器：我后面会实现这几个函数）
int flash_write(uint32_t addr, const uint8_t *data, uint32_t len);
int flash_erase(uint32_t addr, uint32_t len);
int flash_read(uint32_t addr, uint8_t *buf, uint32_t len);

#endif

2. 擦除函数：清空Flash（flash_erase）

擦除是写Flash的“前提”——STM32的Flash不能直接“覆盖写”，得先把要写的区域清空（就像写字前要先擦黑板）。这个函数负责清空指定地址的Flash：

#include "flash_on_chip.h"
#include "spi.h"

/**
 * @brief  清空指定地址的Flash（按页擦除）
 * @param  addr：起始地址（必须是1KB的倍数，不然擦不了，就像黑板擦不能只擦一半）
 * @param  len：要清空的字节长度（比如要清2KB，就填2048）
 * @retval 0：成功；-1：参数错（地址超范围/长度为0）；-2：地址没对齐；-3：擦除失败
 */
int flash_erase(uint32_t addr, uint32_t len)
{
    // 长度为0？白忙活，直接返回错
    if (len == 0) return -1;
    // 地址超出Flash范围？相当于往空气里擦，错
    if (addr < FLASH_BASE_ADDR || (addr + len) > FLASH_END_ADDR) return -1;
    // 地址不是1KB的倍数？Flash不支持，错
    if (addr % PAGE_SIZE != 0) return -2;

    uint32_t end = addr + len;  // 要擦除的结束地址
    HAL_FLASH_Unlock();         // 解锁Flash（就像开黑板擦的锁，不然用不了）
    FLASH_EraseInitTypeDef er = {0};  // 擦除配置结构体
    uint32_t err = 0;           // 错误码

    // 计算要擦除的第一页和最后一页（Flash按页算，得知道从哪页擦到哪页）
    uint32_t first_page = (addr - FLASH_BASE_ADDR) / PAGE_SIZE;
    uint32_t last_page  = (end - FLASH_BASE_ADDR + PAGE_SIZE - 1) / PAGE_SIZE;

    // 一页一页擦（不能跳着擦，得按顺序来）
    for (uint32_t p = first_page; p < last_page; ++p)
    {
        er.TypeErase   = FLASH_TYPEERASE_PAGES;  // 擦除类型：按页擦
        er.PageAddress = FLASH_BASE_ADDR + p * PAGE_SIZE;  // 当前要擦的页地址
        er.NbPages     = 1;  // 每次擦1页

        // 要是擦除失败，先锁Flash，再返回错
        if (HAL_FLASHEx_Erase(&er, &err) != HAL_OK)
        {
            HAL_FLASH_Lock();
            return -3;
        }
    }

    HAL_FLASH_Lock();  // 擦完锁上Flash，防止误操作
    return 0;  // 全部擦完，成功！
}

3. 写入函数：把数据写到Flash（flash_write）

擦完Flash，就能把新固件写进去了。注意：STM32写Flash必须按“半字”（2字节）写，所以地址得是2的倍数，不然写不进去（就像往格子本里写字，得按格子写，不能跨格子）：

/**
 * @brief  往Flash里写数据（按半字写，2字节为单位）
 * @param  addr：起始地址（必须是2的倍数，不然写不进去）
 * @param  data：要写的数据（新固件就存在这里面）
 * @param  len：数据长度（字节数，比如写4字节，就填4）
 * @retval 0：成功；-1：参数错（地址超范围）；-2：地址没对齐；-3：写入失败
 */
int flash_write(uint32_t addr, const uint8_t *data, uint32_t len)
{
    // 长度为0？不用写，直接返回
    if (len == 0) return 0;
    // 地址超出Flash范围？错
    if (addr < FLASH_BASE_ADDR || (addr + len) > FLASH_END_ADDR) return -1;
    // 地址不是2的倍数？不能写，错
    if (addr % 2 != 0) return -2;

    HAL_FLASH_Unlock();  // 解锁Flash

    // 按2字节一组写（因为要按半字写）
    for (uint32_t i = 0; i < len; i += 2)
    {
        // 把两个字节拼成一个半字（比如data[0]是低8位，data[1]是高8位）
        // 要是最后只剩1个字节，就补0xFF（避免数据不全）
        uint16_t half_word = data[i] | ((i + 1 < len ? data[i + 1] : 0xFF) << 8);

        // 要是写入失败，先锁Flash，再返回错
        if (HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_HALFWORD, addr + i, half_word) != HAL_OK)
        {
            HAL_FLASH_Lock();
            return -3;
        }
    }

    HAL_FLASH_Lock();  // 写完锁上Flash
    return 0;  // 全部写完，成功！
}

4. 读取函数：从Flash读数据（flash_read）

写完数据，得能读出来验证对不对——这个函数最简单，直接把Flash地址当成“数组”读就行：

/**
 * @brief  从Flash指定地址读数据
 * @param  addr：起始地址（只要在Flash范围内就行，不用对齐）
 * @param  buf：存数据的缓冲区（读出来的数据放这儿）
 * @param  len：要读的字节数（比如读3字节，就填3）
 * @retval 0：成功；-1：参数错（地址超范围）
 */
int flash_read(uint32_t addr, uint8_t *buf, uint32_t len)
{
    // 长度为0？不用读，直接返回
    if (len == 0) return 0;
    // 地址超出Flash范围？错
    if (addr < FLASH_BASE_ADDR || (addr + len) > FLASH_END_ADDR) return -1;

    // 把Flash地址转换成字节指针（相当于把Flash当成一个大数组）
    const uint8_t *flash_addr = (const uint8_t *)addr;

    // 一个字节一个字节读，存到缓冲区里
    for (uint32_t i = 0; i < len; i++)
    {
        buf[i] = flash_addr[i];
    }

    return 0;  // 读完，成功！
}

五、测试：先让串口和Flash“通个话”

写好函数，得先试试好不好使——咱用串口调试助手做个简单测试：

  1. 串口配置：波特率115200，校验位无，数据位8，停止位1（STM32串口初始化也按这个来）；
  2. 发送数据：在调试助手里发“qwe”；
  3. 看接收结果：芯片收到后，会通过串口回复[INFO] UART HAL_UARTEx_RxEventCallback-82 uartl interrupt qwe。

这说明啥？串口能正常收发，Flash的读写接口也能配合工作——OTA的“基础链路”通了，接下来就是把这些函数串起来，实现完整的OTA升级。

后续更精彩：这些玩法马上更！

这只是“STM32串口无BOOT OTA”的第一部分——后面还会讲：

  • 无BOOT OTA的完整功能实现（从发固件到重启升级，一步不落）；
  • 带BOOTloader的串口OTA（适合对升级安全性要求更高的场景）；
  • ESP32和STM32联动：用ESP32发串口数据，给STM32做远程OTA。

跟着一步步来，下次给STM32更固件，你再也不用拆机器、怼BOOT引脚了——坐在电脑前发个固件，设备自己就更完了，省心又省力！

# stm32 # 嵌入式硬件 # 单片机
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