STM32F103利用Keil5进行ISP烧录方法解析

用Keil5实现STM32F103的串口ISP烧录：从原理到实战

你有没有遇到过这样的场景？产品已经出货，客户反馈需要升级固件，但板子上没有SWD接口；或者你在做一款紧凑型小设备，为了节省空间干脆没引出调试针脚。这时候，传统的ST-Link下载方式就彻底失效了。

别急——STM32F103自带“后门”：只要合理利用它的内置Bootloader和串口通信能力，哪怕没有调试器，也能完成程序烧录。而我们每天都在用的Keil5（MDK），虽然本身不支持串口下载，但稍加配置，就能让它“指挥”外部工具自动完成整个ISP流程。

本文将带你一步步打通这条“无编程器”的技术路径，真正实现：写完代码，一键编译+自动下载。

STM32F103的ISP机制：芯片出厂就带的“救援系统”

每个STM32F103芯片在生产时，都会在系统存储区固化一段不可擦除的Bootloader程序。这段代码就像是MCU的“BIOS”，它不会随着你的应用代码被刷掉，永远存在。

启动模式由谁决定？

答案是两个引脚：BOOT0 和 BOOT1。它们的状态决定了芯片上电后从哪里开始执行：

✅ 所以关键来了：想进入ISP模式，必须让BOOT0 = 1，BOOT1 = 0。

一旦满足这个条件并复位芯片，MCU就会跳转到内部Bootloader，并自动初始化USART1（PA9/TX, PA10/RX），波特率通常为115200bps（支持自适应检测），然后等待主机发送同步字符0x7F。

Bootloader能做什么？

通过标准的STM32 USART通信协议，你可以对芯片执行以下操作：

• ✅ 查询芯片ID、获取支持命令
• ✅ 擦除Flash（全片或指定扇区）
• ✅ 向Flash写入数据（按页编程）
• ✅ 读取内存内容进行校验
• ✅ 下载完成后跳转到用户程序运行

整个过程只需要一根USB转TTL线（3.3V电平！），无需任何额外处理器或复杂协议栈。

⚠️ 注意事项：
- 通信必须使用TTL电平（不是RS232！）
- PA9/PA10不能有强干扰或负载
- 烧录期间严禁断电，否则可能变砖
- 不支持调试功能（断点、单步等）

Keil5如何参与ISP？真相是：它只负责“编译”，别人来“烧”

很多人误以为Keil5可以直接通过串口下载程序，其实不然。Keil5原生仅支持JTAG/SWD接口（如ST-Link、J-Link）进行Flash编程。

但我们可以通过一个巧妙的方式绕过限制：把Keil5当作前端编译器，生成.bin文件后，调用外部ISP工具自动完成下载。

这就像你写好Word文档，点击“打印”按钮，系统自动调用打印机驱动一样——Keil5点“Download”，背后跑的是stm32flash这类工具。

实现思路一句话总结：

编译成功 → 生成BIN文件 → 触发脚本 → 外部工具通过串口下载

这样一来，开发体验几乎和直接下载一模一样，只是底层换成了串口通信。

手把手教你配置Keil5 + stm32flash 实现一键ISP

下面我们以Windows平台为例，使用开源工具stm32flash完成集成。

第一步：安装stm32flash工具

Windows用户：

前往 https://sourceforge.net/projects/stm32flash/ 下载预编译的.exe文件，解压后将stm32flash.exe放入项目目录或添加到系统PATH。

Linux用户（顺带提一句）：

sudo apt-get install stm32flash

第二步：编写自动化烧录脚本isp_download.bat

创建一个批处理文件，用于接收参数并执行下载命令：

@echo off REM ========================================== REM STM32F103 ISP烧录脚本 REM 调用方式: isp_download.bat COM3 .\Objects\project.bin REM ========================================== set PORT=%1 set FILE=%2 echo. echo ************************************************** echo 即将通过串口 %PORT% 烧录固件... echo 固件路径: %FILE% echo ************************************************** echo. echo 请确保： echo 1. BOOT0 = 高电平 (接VCC) echo 2. BOOT1 = 低电平 (接地) echo 3. USB-TTL已正确连接 (TX→PA10, RX→PA9) echo 4. 芯片已上电或复位 echo. pause :: 开始烧录 stm32flash.exe -w "%FILE%" -v -g 0x8000000 -b 115200 %PORT% if %ERRORLEVEL% EQU 0 ( echo. echo [ SUCCESS ] ✅ 固件烧录并验证成功！ echo MCU即将从0x8000000启动新程序。 ) else ( echo. echo [ FAILED ] ❌ 烧录失败，请检查连接、供电或重试。 ) echo. pause

📌 关键参数说明：

• -w：写入模式
• -v：写入后自动读回校验
• -g 0x8000000：下载完成后跳转至主Flash起始地址运行
• -b 115200：设置通信波特率
• %PORT%：COM端口号（如COM3）

第三步：Keil5中配置“构建后事件”

打开你的Keil项目，进入设置界面：

1. Project -> Options for Target -> User
2. 在“After Build/Rebuild”区域勾选 “Run #1”
3. 输入以下命令：

cmd /c "isp_download.bat COM3 .\Objects\your_project.bin"

🔧 替换说明：
-COM3→ 改为你电脑实际分配的串口号
-your_project.bin→ 改为你的输出文件名（一般与工程同名）

第四步：设置Keil输出格式为BIN

默认Keil生成的是HEX文件，我们需要改成BIN。

1. Options -> Output
2. 取消勾选Create HEX File
3. 勾选Create Binary File

✅ 设置完成后，每次点击“Build”或“Download”，Keil都会先编译生成.bin文件，然后自动运行你写的脚本发起ISP下载。

实际工作流程拆解

现在我们完整走一遍从开发到烧录的全过程：

1. 硬件准备
   - 使用杜邦线连接USB-TTL模块：

   • TXD → PA10（STM32接收）
   • RXD → PA9（STM32发送）
   • GND → GND
   • 将BOOT0接到VCC，BOOT1接地
   • 上电或按下复位键

2. 软件操作
   - 在Keil中修改代码 → 编译（F7）
   - 点击“Download”按钮
   - 自动弹出CMD窗口，执行isp_download.bat
   - 脚本调用stm32flash建立连接、擦除、写入、校验
   - 成功后提示“烧录完成”，MCU自动跳转运行

3. 退出ISP模式
   - 下次启动前，记得把BOOT0改回低电平（GND）
   - 否则每次都会进入Bootloader，无法正常运行程序

常见问题与避坑指南

❓ 为什么总是连接失败？

最常见原因如下：

❓ 如何避免每次都要手动切换BOOT引脚？

可以在设计阶段加入一些“人性化”机制：

• 使用拨码开关控制BOOT0
• 或者用MCU GPIO配合按键实现“升级模式唤醒”：
  c if (GPIO_ReadKey() == UPGRADE_KEY && time_hold > 3s) { jump_to_bootloader(); // 软件跳转至Bootloader }

  注：需保留Bootloader入口地址0x1FFF0000并禁止优化

❓ 可以防止非法刷机吗？

当然可以，在量产环境中建议增加安全策略：

• 关闭ISP功能（通过选项字节禁用）
• 或在用户程序中增加认证机制（例如加密签名验证）
• 或只允许特定条件下进入ISP模式（如密码+物理按键组合）

为什么这套方案值得掌握？

尽管现在OTA很流行，但在很多真实工程场景中，串口ISP仍然是最可靠、最低成本的救急手段。

更重要的是，理解这套机制后，你可以轻松将其扩展为更高级的功能：

• 结合ESP8266/WiFi模块 → 实现简易OTA
• 通过CAN总线远程触发ISP → 工业现场升级
• 利用RS485组网批量更新 → 多节点固件同步

写在最后：这不是过渡方案，而是必备技能

也许你会说：“我现在有ST-Link，干嘛要用这么麻烦的方法？”

但真正的嵌入式工程师都知道：当你最需要它的时候，往往正是你没有调试器的时候。

掌握Keil5与ISP的联动技巧，不只是学会一种烧录方式，更是建立起一套“无依赖部署”的思维模式。它是你面对突发状况时的最后一道防线，也是你设计更健壮系统的起点。

下次当你画PCB时，不妨多留一组TX/RX和一个BOOT0控制方式——说不定哪天，它就能帮你省下一次出差的成本。

如果你也在用类似的方法提升开发效率，欢迎在评论区分享你的实践心得。