关键字：Dual Bank， STM32G4
1. 背景
STM32G4系列MCU越来越多的应用在数字电源项目中，客户希望软件升级的过程中，
不影响当前程序的执行或者尽量减少打断当前程序执行的时间，本文介绍STM32G4的双
Bank特性以及应用该特性进行程序升级。
2. STM32G4双Bank特性
本章节以STM32G474RET6为例，介绍双Bank的特性，文中所引用到的参考代码都是
基于NUCLEO-G474RE测试通过。
2.1. 双Bank
STM32G474RET6内置512K Flash空间，通过选项字节配置，512K Flash可设置为
单Bank，也可以设置为双Bank。两种模式下具有如下特性差异。
表1. 双Bank与单Bank主要特性对比
STM32G4系列，即使Flash大小为256K，在双Bank模式下，Bank2的起始地址也
是0x8040000，这意味着在双Bank模式下，Flash小于512K的版本，Bank1的结束地
址和Bank2的起始地址是不连续的。
单Bank和双Bank读取位宽以及Sector大小不一样，最直接的影响是，双Bank模
式下烧录的程序，切换为单Bank后，程序是无法执行的，同样的道理，单Bank模式下
烧录的程序，切换为双Bank后，程序也无法执行。
下图更为直观的展示了单Bank切换为双Bank之后，数据在Flash中的组织结构。
图1. 数据在单Bank与双Bank Flash的组织结构
双Bank支持RWW特性，这意味着，程序在Bank1执行的过程中，不受Bank2
的Flash 擦、写影响。
2.2. 双 Bank启动
当Flash 设置为双Bank模式的时候，用户可以通过设置选项字节的BFB2位选择应
用程序是从Bank1启动还是从Bank2启动。
图2. BFB2
当BFB2等于0的时候，系统复位后，直接从Bank1地址也就是0x08000000启动，
应用程序需要按照0x08000000设置向量表偏移，程序烧录在0x08000000的地址空
间。
当BFB2等于1的时候，系统先从位于SystemMemory的Bootloader启动，
Bootloader 根据 Bank2是否有程序，执行如下两种操作。
1） Bank2为空，Bank1不为空，那么Bootloader直接跳转到0x08000000执行。
2） Bank2不为空，那么Bootloader修改SYSCFG_MEMRMP的FB_MODE位为
1，这样Bank1和Bank2的地址发生了交换，Bootloader还是跳转到
0x08000000 执行，不过此时Bank2的地址是0x08000000，Bank1的地址变为
0x08040000.
对应用程序而言，即使是从Bank2启动，应用程序还是可以按照0x08000000地址进
行工程配置，不需要对向量表地址VTOR进行偏移设置，只需把程序烧录到0x08040000
即可。
当BFB2置1的时候，使用STM32CubeProgrammer读取Bank2的数据时，往往会
造成混淆，因为SYSCFG_MEMRMP的FB_MODE位是Bootloader动态修改的，如果
Programmer 使用Under reset 方式连接，此时FB_MODE位为0，此时Bank2的地址
为0x08040000，如果使用hot plug方式连接，此时FB_MODE位置1，此时Bank2的
地址为0x08000000.
图3. Hotplug & Under reset
还需要注意的地方，BFB2能否生效，还依赖于系统Bootloader的版本，低于0xD4
的版本，不支持双Bank启动的功能。
2.3. 双 Bank交换
在双Bank模式下，用户可以通过修改SYSCFG_MEMRMP寄存器的FB_MODE位控
制Bank1和Bank2的地址重新映射。
SYSCFG_MEMRMP寄存器中的FB_MODE位默认值为0，此时Bank1的起始地址为
0x08000000，Bank2 的起始地址为0x08040000。
当用户更改SYSCFG_MEMRMP寄存器的FB_MODE为1的时候，此时Bank1的地
址映射为0x08040000，而Bank2的地址映射为0x08000000。
上面描述的双Bank启动，也是Bootloader修改了FB_MODE位，实现Bank1和
Bank2 的地址交换。
图4. FB_MODE
3. 双Bank升级
上面章节描述了STM32G4的双Bank特性，下面介绍一下利用STM32G4双Bank特性
来实现双Bank程序升级。
在Flash单Bank模式下，由于编程和擦除Flash的时候，无法读Flash，所以对于单
Bank模式，通常采用BOOT+APP的方式实现，BOOT实现升级功能，升级程序的时候，
APP需要中止当前业务，跳转到BOOT程序中进行升级，升级完成之后，再跳转到APP中执
行业务功能，如下图所示。
图5. 单Bank升级流程
而在双Bank模式下，升级功能可以作为APP的一部分，即使在升级程序的过程中，
应用程序依然在正常运行。下图展示了双Bank升级的示意图。
1）运行状态下，应用程序在Bank1运行。
2）应用程序收到升级命令后，分时执行升级任务，新版本程序烧录到Bank2，这个过
程应用程序照常执行。
3）程序烧录完成之后，修改选项字节的BFB2为1，重新加载选项字节触发系统复
位，此时系统从位于System Memory的Bootloader启动，Bootloader更改
FB_MODE为1，从而Bank1和Bank2进行地址交换，新版本程序执行。
4）如果当前程序在Bank2执行，升级Bank1的程序，那么升级完成之后，则需要把
BFB2 置为0后，重新加载选项字节触发系统复位，此时系统直接从Bank1启动。
图6. 双Bank升级流程，修改BFB2
上图示意图是通过修改选项字节的BFB2来进行Bank交换，用户程序也可以直接修改
FB_MODE寄存器位进行Bank交换，如下图所示。
图7. 双Bank升级流程，修改FB_MODE
这种方案包含了BOOT+APP，BOOT根据Bank1和Bank2程序的版本信息，确定执
行Bank1的程序还是Bank2的程序 ，Bank1和Bank2程序的BOOT部分完全一样。
正常运行状态下，系统复位后，FB_MODE默认值为0，此时直接从Bank1的BOOT
启动，Boot程序读取Bank1和Bank2程序的版本信息，确定执行哪个版本的程序，如果
需要执行Bank1的程序，BOOT直接跳转到Bank1的程序即可。
如果需要执行Bank2的程序，BOOT修改FB_MODE为1后，Bank1和Bank2进行
交换，此时执行的程序为Bank2 的BOOT，因为Bank1和Bank2的BOOT完全一样，
所以程序可以正常运行，Bank2的BOOT再跳转到Bank2的应用程序，因为Bank1和
Bank2 进行了交换，所以跳转的地址是一样的。
双Bank模式下，除了上述两种升级方案，还是有一种和单Bank类似，也采用
BOOT+APP，同时BFB2和FB_MODE都保持为默认值，升级功能作为APP的一部分，
BOOT程序只负责读取Bank1和Bank2程序的版本信息来决定跳转的地址，但是这种方
案需要注意的是，编译Bank1程序的地址和Bank2的地址是不一样的，这意味着针对
Bank1 和Bank2的程序对应的链接脚本不一样，同样向量表偏移也不一样。
4. 小结
本文详细介绍了STM32G4双Bank的特性以及如何使用双Bank特性进行程序升级的内
容，在涉及相关应用时可以参考。
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