🌱 Hướng dẫn Triển khai Bootloader trên vi điều khiển STM32
Ở bài trước, mình đã giới thiệu về Bootloader, công dụng và lý do tại sao chúng ta cần quan tâm đến nó trong hệ thống nhúng. Để ứng dụng thực tế, trong bài này, mình sẽ giới thiệu tổng quan về cách triển khai Bootloader trên STM32 và các yêu cầu cần chuẩn bị về kiến thức, phần cứng, phần mềm để bắt đầu.
👉 1. Kiến thức cần chuẩn bị
Để triển khai thành công một chương trình Bootloader, bạn cần nắm rõ các kiến thức cơ bản sau:
➤ Bộ nhớ và tổ chức bộ nhớ trong STM32
- Hiểu cách bộ nhớ Flash được tổ chức:
- Các vùng nhớ Bootloader và ứng dụng.
- Cách phân chia và quản lý địa chỉ bộ nhớ.
- Nắm vững Reset Sequence để biết cách hệ thống xử lý khi khởi động hoặc reset.
➤ Kiến thức lập trình cơ bản
- Làm quen với lập trình truy xuất thanh ghi hoặc sử dụng thư viện HAL/LL để thao tác với Flash.
- Hiểu cách sử dụng bộ nhớ Flash trong STM32 để lưu trữ và cập nhật firmware.
➤ Kiến thức về Core của vi điều khiển
- Các thanh ghi liên quan đến hệ thống, đặc biệt là những thanh ghi điều khiển việc khởi động (ví dụ: Vector Table Offset Register - VTOR).
- Cách chuyển đổi vùng chạy từ Bootloader sang ứng dụng và ngược lại.
👉 2. Phần cứng và phần mềm cần chuẩn bị
➤ Phần cứng
- Mình sử dụng vi điều khiển STM32F401 (board NUCLEO) để triển khai.
- Nếu bạn dùng phần cứng khác, hãy chú ý rằng tổ chức bộ nhớ (memory map) có thể thay đổi, cần kiểm tra tài liệu vi điều khiển (datasheet).
➤ Phần mềm lập trình
- STM32CubeIDE: IDE chính để lập trình và build chương trình.
- STM32 ST-LINK Utility: Hỗ trợ nạp chương trình và kiểm tra nội dung bộ nhớ Flash.
- (Tùy chọn) Keil C: Nếu bạn đã quen với môi trường này, cũng có thể sử dụng.
👉 3. Firmware chúng ta sẽ xây dựng
➤ Cấu trúc tổng quan
Firmware của chúng ta sẽ bao gồm:
- Bootloader: Quản lý quá trình khởi động và kiểm tra/cập nhật firmware.
- Ứng dụng (Application Firmware): Có thể triển khai 2 chương trình ứng dụng khác nhau (Firmware 1 và Firmware 2) để thử tính năng chuyển đổi giữa các ứng dụng.
➤ Chức năng cơ bản
- Phân chia bộ nhớ cho
- Bootloader: Lưu trữ chương trình khởi động.
- Firmware 1: Ứng dụng đầu tiên.
- Firmware 2: Ứng dụng thứ hai (để thử nghiệm update).
- Khi vi điều khiển đang chạy Firmware 1, nếu nhấn nút cập nhật, Bootloader sẽ reset vi điều khiển và chuyển sang chạy Firmware 2 (tương tự cách cập nhật phần mềm trên điện thoại).
💡 Dự định các bài tiếp theo
Ở những bài viết sau, mình sẽ hướng dẫn bạn từng bước:
- Thiết kế và phân chia bộ nhớ hợp lý.
- Viết chương trình Bootloader để chuyển đổi giữa các firmware.
- Thực hiện tính năng kiểm tra tính hợp lệ của firmware (checksum, CRC, chữ ký số).
- Thử nghiệm cập nhật firmware thực tế.