STM32F103系列微控制器在應用編程技術研究
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STM32F103系列芯片下載程序主要通過JTAG以及ISP(In-System Programming)這兩種方式。其中JTAG需要專門的下載器，這種方式主要用于軟件調試。
ISP是在系統編程，指的是利用STM32F103中自帶的Bootloader程序，通過通信接口擦除和下載用戶代碼。STM32F103系列芯片中引腳BOO T0和BOOT1置位為1和0時就會進入ISP模式，但下載程序完成后需要將BOOT0和BOOT1都置為0，才能進入正常工作模式。這就使得在下載程序完成后需要設置跳線帽等機械性的操作。而一個嵌入式產品的設計不得不考慮軟件部分的更新，前面介紹的兩種下載方式都不適合用來做軟件更新，也就不適合用在嵌入式產品中。
IAP(In—Application Programming)是在應用編程，指的是用戶利用自己編寫的燒寫程序，通過通信接口擦除或下載自己的代碼。嵌入式產品需要使用這種簡單方便且不需要機械操作的軟件升級方式進行程序更新。
現今嵌入式產品功能日益強大，無線傳輸數據更成了嵌入式必不可少的功能，設計了一種基于藍牙模塊通過無線更新程序的方法。
本文首先介紹了一種通過模擬硬件電平變化的方法間接通過STM32F103自帶的Bootloader完成程序下載的方法，給出了設計原理和設計流程。接著介紹了IAP下載的設計方法和流程。最后在IAP的基礎上設計了一種基于藍牙模塊的無線軟件更新方法，介紹了設計流程并給出了實驗結果。
1 Bootloader和外圍電路完成的IAP方案
STM32F103芯片通過在復位后讀取BOOT0及BOOT1引腳的高低電平，通過表1選擇啟動方式。
STM32F103系列的嵌入式產品需要將啟動模式配置為正常啟動方式，即將BOOT0和BOOT1置GND。使用ISP進行程序更新時需要將BOOT0置為高電平。
利用STM32F103的Bootloader和外圍電路完成IAP的方案是，從利用STM32F103復位開始，到檢測BOOT0引腳電平高低的時間約有15 ms，使用外圍電路電容放電，保持BOOT0引腳高電平15ms以上，使STM32進入ISP的方式來完成在程序下載。由以上原理將BOOT0引腳外圍電路做如圖1所示的改動。
圖1是一個使用開關三極管設計的電壓保持電路，GPIO是STM32F103的一個I／O口，當該I／O口為低電平時三極管截止，BOOT0相當于接GND。當需要更新軟件時置高該GPIO，并保持一段時間為電容C1充電，通過看門狗軟件來復位系統，這時C1放電使得開關三級管Q導通，BOOT0相當于接VCC，則STM32F103進入系統存儲器啟動(ISP)的模式，通過串口ISP下載實現軟件更新，待電容C1放電完成后三極管Q再次截止BOOT0回到GND，芯片恢復到正常啟動模式。其中C1、R、Q的型號可以根據嵌入式產品設計的電氣參數來設定。
圖2是使用Tektronix公司的TDS2024B示波器測試的波形圖，其中R1=1 kΩ，R2=1 MΩ，R3=1 MΩ，R4=200 kΩ，C1=1μF，Q為8050。從圖中可以看出從電壓2．48 V放電到2．24 V用了2．120 s，遠遠大于15 ms。由此仿真圖可以得出，通過硬件實現軟件更新是可行的。
圖3是該設計的軟件流程圖。
進行軟件更新時，首先置高I／O口，等待1 s為電容充電，接著使用看門口復位整個芯片。
使用硬件解決方案可以通過搭建簡單的電路，并在觸發更新軟件的中斷中加入簡單的幾行改變GPIO高低電平和軟件復位的代碼，就能夠實現軟件更新，操作簡單。
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