单片机 MCU 固件打包脚本软件

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1 前言
开发完 MCU 软件后，通常都会生成 hex 文件或者 bin 文件，用来做固件烧录或者升级，如果用来做产品开发，就涉及到固件版本的问题，初学者通常采用固件文件重命名来区分版本。

如果需要将版本写入固件中，就需要通过一定的方式去实现，实现的方式有很多。

2 介绍
下面介绍一个自动打包单片机固件的脚本软件，主要实现以下功能：

基于 Windows 平台的单片机 MCU 固件脚本打包工具
支持 hex 文件的裁剪和 hex 文件的合并
可以为 hex 固件添加版本信息、Git Commit 分支和提交记录等
按照版本信息命名hex固件，可生成 bin 文件等
以上均可通过 ini 配置文件设置参数对 hex 文件进行操作
3 实现步骤
下面以 MDK + STM32 开发为例介绍。

3.1 __attribute__ 机制
首先了解一下__attribute__机制，它是个编译器指令，告诉编译器声明的特性，或者让编译器进行更多的错误检查和高级优化。
GUN C中可以使用__attribute__()给变量、函数和类型设置各种属性，而__attribute__的section选项可以改变段的特性；

其中__attribute__((section("section_name")))的作用是将该定义的函数或数据变量放入指定名为”section_name”段中。

无论是 GNU 还是 ARM 的编译器, 都支持__attribute__所指定的编译属性。

打开keil的options…，取消勾选下图所示，然后点击“Edit…”。

自动弹出“*.sct”文件（先编译通过再操作），下面就是 Keil 中 STM32 的链接文件，编译器会根据链接文件和__attribute__的section选项（可以自己添加一个段，分配地址和大小）等分配函数和数据变量在程序固件中的地址。
; *************************************************************
; *** Scatter-Loading Description File generated by uVision ***
; *************************************************************

LR_IROM1 0x08000000 0x00010000  {    ; load region size_region
  ER_IROM1 0x08000000 0x00010000  {  ; load address = execution address
   *.o (RESET, +First)
   *(InRoot$$Sections)
   .ANY (+RO)
   .ANY (+XO)
  }
  RW_IRAM1 0x20000000 0x00005000  {  ; RW data
   .ANY (+RW +ZI)
  }
}
这里不做过多介绍了，下面介绍的方式不需要自己修改“*.sct”文件，还是采用__attribute__的section选项，只不过在section选项中指定位置即可。
__attribute__ ((section(".ARM.__at_0x08000020")))
3.2 代码实现
1. 定义一个结构体，里面定义一些软件版本相关的信息
typedef struct
{
    char szVersion[32];    // 软件版本
    char szBuildDate[32];  // 程序编译日期
    char szBuildTime[32];  // 程序编译时间
    char szCommitId[32];  // git commit id
}AppInfo_t;
2. 通过__attribute__定义一个只读结构体变量（只读的目的：防止程序改变、节约RAM），赋初值（其中__DATE_ 和__TIME__是C语言中的内置宏，分别是当前的编译日期和编译时间）。
const AppInfo_t __attribute__ ((section(".ARM.__at_0x08002000"))) sg_tAppInfo =
{
    "STM32_TEST",
    __DATE__,
    __TIME__,
    ""
};
注：STM32的代码起始地址是从0x08000000开始的，且存储中断向量表信息，因此在选择程序地址的时候一定要绕开，也不能太靠后，不然生成的bin文件超出了实际的代码固件大小，在实现bin文件升级的时候就会耗时太长。

3. 通过串口打印出来
int main(void)
{
    FML_USART_Init();

    USART_Printf(0, "Version  : %s\r\n", sg_tAppInfo.szVersion);
    USART_Printf(0, "buildTime: %s\r\n", sg_tAppInfo.szBuildDate);
    USART_Printf(0, "buildTime: %s\r\n", sg_tAppInfo.szBuildTime);
    USART_Printf(0, "commitId: %s\r\n\r\n", sg_tAppInfo.szCommitId);

    while(1);
}
4. 提交git编译后，可以看的 git commit id 值（通过 git commit 可以迅速定位是什么时候的源码进行编译的）

3.3 固件打包
下载固件打包脚本，根据配置设置后，双击 bat 即可完成固件打包，然后点击下载验证即可。

需要通过 J-LINK 工具包或者 ST-Link 工具打开生成的固件进行烧录（通过Keil编译直接下载的没有用，我这里用的是 ST-Link 工具）。


4 配置文件内容
下面列举配置文件中的选项
; 文中的路径可采用绝对路径或者相对路径（相对于固件打包bat文件而言）
; 版本信息 Flash 起始地址 预留大小 前缀字符串
[version]
addr=0x08002000
size=32
strPrefix=

; Git 信息 Flash 起始地址 预留大小
[git_commit]
addr=0x08002060
size=32

[boot_file]
; Boot Hex 文件路径 文件名称
hexFilePath=.\
hexFileName=test_boot

[file]
; Hex 文件路径 文件名称
hexFilePath=.\
hexFileName=test

; 裁剪起始地址 保留大小
hexFileAddr=0x08000000
hexFileSize=0xFFFF

; 打包文件的输出路径
outputPath=.\output

[option]
; 是否合并boot固件
isMergeBootHexFile=0

; 是否生成 Bin 文件
isGenerateBin=1

; 是否裁剪 Hex 文件，根据（hexFileAddr hexFileSize）
isCropHexFile=1

; 是否添加 Git Commit 信息
isAddGitCommit=0

; 打包成功后是否清除临时文件
isClearTmpFile=1
5 下载地址
https://gitee.com/const-zpc/mcu-pack-script