cbb/GD32_BOOT
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feat(bootloader): 添加了完整的系统休眠和唤醒机制，包括：

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- 实现深睡眠模式下的功耗优化
- 添加PB8引脚的外部中断唤醒功能
- 新增Flash区域用于睡眠状态管理
- 实现睡眠配置的自动检查和恢复逻辑

同时重构了OTA_SET函数，改进了Flash配置参数的写入机制，
解决了GD32 Flash特性导致的0到1写入问题，并添加了详细的
调试信息输出和错误处理。
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cbb
2026-01-12 01:06:05 +08:00
parent aefb7d4ee4
commit 1e6d47ddae
16 changed files with 1697 additions and 1439 deletions
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Robot_V2/main.cpp
+12 -2
View File
@@ -4,6 +4,7 @@
#include "gd32c10x.h"
#include "initial.h"
#include "sys/OTA.h"
#include "sys/initial.h"
#include "sys/systick.h"
#include <cstdio>
#include <gd32c10x_fmc.h>
@@ -14,9 +15,10 @@ extern OTAHandler ota;
void BootloaderSystem::initHardware() {
systick_config(); // 系统时钟初始化
USART0_init(); // 调试串口初始化
// USART0_init(); // 调试串口初始化
CAN0_transmiter.init();
check_sleep();
}
void BootloaderSystem::run() {
@@ -26,12 +28,16 @@ void BootloaderSystem::run() {
u32 app_check = *flash_ptr;
if (app_check == OTA_AVAL and
app_enable == OTA_AVAL) { // APP已确认且激活，直接进入
#if OTA_DEBUG
printf("Normal Mode\r\n");
#endif
// 正常模式：跳转到APP
ota.jumpToApplication();
} else if (app_check == OTA_AVAL and
app_enable == OTA_NOT_AVAL) { // 手动禁用APP，进入OTA模式
#if OTA_DEBUG
printf("OTA Mode1\r\n");
#endif
// OTA模式
while (1) {
CAN0_transmiter.communication_check();
@@ -44,12 +50,16 @@ void BootloaderSystem::run() {
u32 back_check = *flash_ptr;
if (back_check == OTA_AVAL and
back_aval == OTA_AVAL) { // backup已确认且激活，复制到主APP区域
#if OTA_DEBUG
printf("OTA Mode3\r\n");
#endif
CAN0_transmiter.sendBackup();
move_app_data(); // 恢复BACKUP
ota.jumpToApplication(); // 跳转到APP
} else { // backup无效，进入OTA模式
} else { // backup无效，进入OTA模式
#if OTA_DEBUG
printf("OTA Mode4\r\n");
#endif
// OTA模式
while (1) {
CAN0_transmiter.communication_check();
Robot_V2/sys/OTA.cpp
+66 -23
View File
@@ -26,26 +26,40 @@ inline fmc_state_enum write_ADDRESS(u32 address, u32 data) {
return fmc_status;
}
/**
* @brief 设置OTA配置参数到Flash
*
* 此函数用于更新存储在Flash中的OTA相关标志位（如APP可用、启用、校验等）。
* GD32的Flash特性是：只能将1写为0，不能将0写为1。若要将0变为1，必须先擦除整个页面。
* 因此，本函数通过读取同一页内的所有参数，擦除该页，然后重新写入有效的参数来实现“写1”操作。
*
* @param addr: 要设置的Flash地址
* @param data: 要写入的数据 (通常为OTA_AVAL=0x00000000 或 OTA_NOT_AVAL=0xFFFFFFFF)
* @retval FLASH_EEPROM_OK (0) 表示成功, 其他值表示失败
*/
u8 OTA_SET(u32 addr, u32 data) {
fmc_state_enum fmc_status;
u32 temp_val[OTA_CONFIG_NUM];
u32 temp_val[OTA_CONFIG_NUM]; // 临时数组，用于存储当前所有配置参数的值
volatile u32 *flash_ptr = (volatile u32 *)addr;
// 1. 检查目标地址的值是否已与期望值相同，如果相同则无需操作
temp_val[0] = *flash_ptr;
if (temp_val[0] == data) { // 如果相同
return FLASH_EEPROM_OK; // 成功
if (temp_val[0] == data) {
return FLASH_EEPROM_OK; // 值已正确，直接返回成功
}
fmc_unlock();
// 如果不同，且要写0，直接写
// 2. 尝试直接写入数据。这适用于将1修改为0的情况（因为Flash允许1->0）
if (data == OTA_AVAL) {
fmc_status = write_ADDRESS(addr, data);
fmc_lock();
// 如果写入成功，则返回成功
if (fmc_status == FMC_READY) {
return FLASH_EEPROM_OK; // 成功可以直接退出
return FLASH_EEPROM_OK;
}
// 如果写入失败（例如地址已被写为0），则继续执行后续的擦除-重写流程
}
// 如果不同或写入出错，要写1，需要重置，然后再写
// 3. 对于需要将0改回1的操作，必须先擦除整个Flash页
// 首先读取同一页内所有相关配置参数的当前状态
flash_ptr = (volatile u32 *)n_APP_LATEST_AVAL_ADDR;
temp_val[0] = *flash_ptr;
flash_ptr = (volatile u32 *)n_APP_BACKUP_AVAL_ADDR;
@@ -58,27 +72,50 @@ u8 OTA_SET(u32 addr, u32 data) {
temp_val[4] = *flash_ptr;
flash_ptr = (volatile u32 *)n_APP_BACKUP_CHECK_ADDR;
temp_val[5] = *flash_ptr;
#if EEP_DEBUG
printf("OTA_SET\r\n");
printf("0x%x_0x%x_0x%x_0x%x\r\n", temp_val[0], temp_val[1], temp_val[2],
temp_val[3]);
printf("OTA_SET - Start updating configuration\r\n");
// 修复：完整输出所有6个配置项的值，便于调试
printf("LatestAval:0x%x, BackupAval:0x%x, LatestEn:0x%x, "
"BackupEn:0x%x, LatestCheck:0x%x, BackupCheck:0x%x\r\n",
temp_val[0], temp_val[1], temp_val[2], temp_val[3], temp_val[4], temp_val[5]);
#endif
fmc_status = fmc_page_erase(n_APP_LATEST_AVAL_ADDR); // 擦除页
// 4. 擦除包含所有配置参数的Flash页
fmc_status = fmc_page_erase(n_APP_LATEST_AVAL_ADDR);
if (fmc_status != FMC_READY) {
return FLASH_EEPROM_ERROR; // 擦除错误退出
#if EEP_DEBUG
printf("OTA_SET - Page erase failed! Status: %d\r\n", fmc_status);
#endif
return FLASH_EEPROM_ERROR;
}
// 5. 重新写入所有之前为有效(OTA_AVAL)的配置项
// 注意：不包括当前正在设置的地址，因为它将在最后单独处理
for (int i = 0; i < OTA_CONFIG_NUM; i++) {
if (temp_val[i] == OTA_AVAL and
n_APP_LATEST_AVAL_ADDR + 4 * i != addr) {
fmc_status = write_ADDRESS(n_APP_LATEST_AVAL_ADDR + 4 * i,
OTA_AVAL); // 把需要写入0的写入0
u32 current_addr = n_APP_LATEST_AVAL_ADDR + 4 * i;
if (temp_val[i] == OTA_AVAL && current_addr != addr) {
fmc_status = write_ADDRESS(current_addr, OTA_AVAL);
if (fmc_status != FMC_READY) {
fmc_lock();
return FLASH_EEPROM_ERROR; // 写入错误退出
#if EEP_DEBUG
printf("OTA_SET - Write backup value failed at 0x%08X!\r\n", current_addr);
#endif
return FLASH_EEPROM_ERROR;
}
}
}
fmc_lock();
// 6. 最后，写入本次调用的目标数据
// 即使addr为0（理论上无效），也检查一下以避免潜在问题
if (addr != 0) {
fmc_status = write_ADDRESS(addr, data);
if (fmc_status != FMC_READY) {
#if EEP_DEBUG
printf("OTA_SET - Final write to target address 0x%08X failed!\r\n", addr);
#endif
return FLASH_EEPROM_ERROR;
}
}
return FLASH_EEPROM_OK;
}
@@ -124,8 +161,10 @@ void OTAHandler::process() {
u32 if_aval = *flash_ptr;
send_error_frame(OTA_ERROR_TIMEOUT); // OTA超时
if (if_checked == OTA_AVAL and if_aval == OTA_AVAL) {
fmc_unlock();
OTA_SET(n_APP_LATEST_AVAL_ADDR,
OTA_AVAL); // 实际可用，设置APP为启用
fmc_lock();
jumpToApplication();
}
}
@@ -178,8 +217,11 @@ void OTAHandler::jumpToApplication() {
}
printf("jumping1\r\n");
#endif
fmc_unlock();
OTA_SET(n_APP_LATEST_AVAL_ADDR, OTA_AVAL); // 设置APP为可用
OTA_SET(n_APP_LATEST_EN_ADDR, OTA_AVAL); // 设置APP为激活
fmc_lock();
// 1. 关闭所有中断
__disable_irq();
for (int i = 0; i < 8; i++) {
@@ -238,11 +280,12 @@ void OTAHandler::jumpToApplication() {
* @retval 无
*/
void OTAHandler::eraseApplicationArea() {
// 擦除APP区域
fmc_unlock();
OTA_SET(n_APP_LATEST_CHECK_ADDR, OTA_NOT_AVAL); // 设置APP为未确认
OTA_SET(n_APP_LATEST_EN_ADDR, OTA_NOT_AVAL); // 设置APP为未激活
OTA_SET(n_APP_LATEST_AVAL_ADDR, OTA_NOT_AVAL); // 设置APP为不可用
// 擦除APP区域
fmc_unlock();
// 擦除前禁用中断，防止中断处理程序执行期间发生Flash操作导致问题
__disable_irq();
@@ -485,8 +528,8 @@ void OTAHandler::handleOTAMessage(u32 id, u8 *data, u8 len) {
if (memcmp(plaintext, expected, 16) != 0) {
// 验证失败 - 可能密钥错误或攻击
ota_error = OTA_ERROR_INVALID_KEY;
send_error_frame(OTA_ERROR_INVALID_KEY); // 验证失败
ota_state = OTA_STATE_IDLE;
send_error_frame(OTA_ERROR_INVALID_KEY); // 验证失败
return;
}
Robot_V2/sys/OTA.h
+1
View File
@@ -58,5 +58,6 @@ void calculate_crc32_with_key(const u8 *key, const u8 *data,
void send_error_frame(u8 error);
bool validateApplication();
fmc_state_enum move_app_data();
u8 OTA_SET(u32 addr, u32 data);
#endif
Robot_V2/sys/config.h
+6
View File
@@ -5,6 +5,7 @@
#define EEPDEBUG 0
#define DEBUG_OTA 0
#define CAN_DEBUG 0
#define SLEEP_DEBUG 0
// Flash分区配置
constexpr u32 BOOTLOADER_SIZE = 0x4000; // 16KB
@@ -13,6 +14,11 @@ constexpr u32 APPLATEST_START_ADDR = 0x08011000; // APP起始地址
constexpr u32 APPBACK_START_ADDR = 0x08005000; // APPBACK起始地址
constexpr u32 APP_MAX_SIZE = 0xC000; // 48KB
constexpr u32 FMC_PAGE_SIZE = 0x400; // 1KB
constexpr u32 SLEEP_CONFIG_START = 0x0801D400; // 睡眠配置起始地址
constexpr u32 SLEEP_CONFIG_END = 0x0801D800; // 睡眠配置结束地址
constexpr u32 FLASH_EMPTY = 0xFFFFFFFF; // 空数据
constexpr u32 SLEEP_ENABLE = 0x11111111; // 睡眠使能
constexpr u32 SLEEP_DISABLE = 0x00000000; // 睡眠禁止
// BOOT 相关
Robot_V2/sys/initial.cpp
+165 -2
View File
@@ -1,11 +1,17 @@
#include "initial.h"
#include "OTA.h"
#include "config.h"
#include "core_cmFunc.h"
#include "gd32c10x.h"
#include "gd32c10x_gpio.h"
#include "gd32c10x_rcu.h"
#include "main.h"
#include "systick.h"
#include <cstdio>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include "config.h"
extern BootloaderSystem sys;
/* retarget the C library printf function to the USART */
u8 USART0_init() {
@@ -36,7 +42,6 @@ void unused_pin_init() {
gpio_bit_reset(GPIOC, GPIO_PIN_13 | GPIO_PIN_14 | GPIO_PIN_15);
}
/**
* @brief 扫描APP地址范围内的Flash内容
* @param print_content 是否打印Flash内容，默认为true
@@ -134,6 +139,164 @@ void scanAppFlashContent(bool print_content = true, u32 page_count = 0) {
#endif
}
/*!
\brief prepare system to enter deep sleep mode
\param[in] none
\param[out] none
\retval none
*/
void enter_deep_sleep() {
// 关闭不必要的外设时钟
rcu_periph_clock_disable(RCU_TIMER0); // 关闭定时器时钟
rcu_periph_clock_disable(RCU_TIMER1);
rcu_periph_clock_disable(RCU_SPI0); // 关闭SPI时钟
rcu_periph_clock_disable(RCU_I2C0); // 关闭I2C时钟
rcu_periph_clock_disable(RCU_ADC0); // 关闭ADC时钟
// 注意不要关闭GPIOB和AF的时钟，因为需要它们来处理唤醒中断
// 设置深睡眠模式下的电压以进一步降低功耗
rcu_deepsleep_voltage_set(RCU_DEEPSLEEP_V_0_8); // 设置最低电压
// 配置PB8为输入模式，用于外部中断
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);
rcu_periph_clock_enable(RCU_AF);
gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_IN_FLOATING, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_8);
// 配置EXTI中断（连接到PB8引脚）
gpio_exti_source_select(GPIO_PORT_SOURCE_GPIOB,
GPIO_PIN_SOURCE_8); // 配置GPIOB的PIN8作为EXTI8的源
exti_init(EXTI_8, EXTI_INTERRUPT, EXTI_TRIG_RISING); // 边沿触发
exti_interrupt_enable(EXTI_8);
nvic_irq_enable(EXTI5_9_IRQn, 0, 0); //
// 确保中断标志已被清除
exti_interrupt_flag_clear(EXTI_8);
__enable_irq();
delay_1ms(10);
// 进入深度睡眠
pmu_to_deepsleepmode(PMU_LDO_LOWPOWER, WFI_CMD);
}
/**
* @brief 写地址
* @return fmc_state_enum
*/
fmc_state_enum write_ADDRESS(u32 address, u32 data) {
fmc_unlock();
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_PGERR | FMC_FLAG_PGAERR | FMC_FLAG_WPERR);
// 确保使用对齐地址
fmc_state_enum fmc_status = fmc_word_program(address, data);
fmc_lock();
return fmc_status;
}
/**
* @brief EXTI5_9中断处理函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void EXTI5_9_IRQHandler(void) {
if (exti_interrupt_flag_get(EXTI_8) != RESET) {
// 清除中断标志
exti_interrupt_flag_clear(EXTI_8);
// 禁用EXTI线8的中断，防止重复触发
exti_interrupt_disable(EXTI_8);
#if SLEEP_DEBUG
printf("MCU wake up\r\n");
#endif
OTA_SET(n_APP_LATEST_EN_ADDR, OTA_AVAL); // 设置APP为不激活
// 遍历睡眠存储区
for (u32 address = SLEEP_CONFIG_END - SIZE_U32;
address >= SLEEP_CONFIG_START; address -= SIZE_U32) {
volatile u32 *flash_ptr = (volatile u32 *)address;
u32 sleep_check = *flash_ptr;
if (sleep_check == FLASH_EMPTY and
address > SLEEP_CONFIG_START) { // 空则跳过该次循环
continue;
} else if (
sleep_check == SLEEP_ENABLE and
address >
SLEEP_CONFIG_START) { // 如果检查到睡眠启用，写入非启用
#if SLEEP_DEBUG
printf("boot sleep found %08x at %08x\r\n", sleep_check,
address);
#endif
if (address == SLEEP_CONFIG_END - SIZE_U32) {
fmc_unlock();
fmc_state_enum fmc_status =
fmc_page_erase(SLEEP_CONFIG_START); // 擦除已满的页
if (fmc_status != FMC_READY) { // 擦除失败报错
fmc_lock();
return;
}
address = SLEEP_CONFIG_START - SIZE_U32; // 重新开始写入
}
fmc_state_enum fmc_status =
write_ADDRESS(address + SIZE_U32, SLEEP_DISABLE);
if (fmc_status != FMC_READY) { // 写入失败报错
;
}
break; // 完成，跳出遍历
} else if (sleep_check == SLEEP_DISABLE) { // 已经是非休眠则跳出遍历
break;
} else {
fmc_state_enum fmc_status =
write_ADDRESS(address, SLEEP_DISABLE);
if (fmc_status != FMC_READY) { // 写入失败报错
;
}
break;
}
}
// 唤醒后软重启，确保正常初始化
system_soft_reset();
}
}
int check_sleep() {
#if SLEEP_DEBUG
printf("sleep check\r\n");
#endif
for (u32 address = SLEEP_CONFIG_END - SIZE_U32;
address >= SLEEP_CONFIG_START; address -= SIZE_U32) { // 遍历睡眠存储区
volatile u32 *flash_ptr = (volatile u32 *)address;
u32 sleep_check = *flash_ptr;
#if SLEEP_DEBUG
printf("sleep check %8x-----%x\r\n", address, sleep_check);
#endif
if (sleep_check == FLASH_EMPTY) { // 空则跳过
continue;
} else if (sleep_check == SLEEP_ENABLE) { // 睡眠使能则继续休眠
#if SLEEP_DEBUG
printf("sleep enable\r\n");
#endif
enter_deep_sleep();
return 0;
} else if (sleep_check == SLEEP_DISABLE) { // 禁用睡眠则跳出
#if SLEEP_DEBUG
printf("sleep disable\r\n");
#endif
return 0;
}
}
// 遍历到头都未找到，写入第一次的数据
#if SLEEP_DEBUG
printf("boot sleep not found\r\n");
#endif
fmc_state_enum fmc_status =
write_ADDRESS(SLEEP_CONFIG_START, SLEEP_DISABLE);
if (fmc_status != FMC_READY) { // 写入失败报错
#if SLEEP_DEBUG
printf("boot sleep write error\r\n");
#endif
return 1;
}
return 2; // 第一次启动
}
// // 发送单个字节到串口 (用于调试)
// void uart_send_byte(uint8_t data) {
// // 实际的串口发送代码
Robot_V2/sys/initial.h
+3 -1
View File
@@ -15,7 +15,9 @@ u8 USART0_init(void);
u16 get_reset_cause(void);
void unused_pin_init();
void print_system_clock_info(void);
void enter_deep_sleep(void);
int check_sleep(void);
void EXTI5_9_IRQHandler(void);
#ifdef __cplusplus
}
#endif