开源一个芯片自由的脱机下载器

一、什么是脱机下载器

简单来说,脱机下载器就是在不连接电脑、不用专业软件的情况下,也能帮你把程序烧录进芯片的工具。只要插上电源、按个按钮,固件就自动下载进 MCU,非常适合量产、售后、维修等场景。

二、芯片自由的背后:如何让下载器不再“认芯片”?

在传统下载器中,“支持某颗芯片”往往意味着厂商要添加芯片的下载算法,用户只能等待官方升级。但原理上可以打破这种封闭方式,用通过动态加载芯片算法 + 脚本控制烧录流程,实现真正意义上的“芯片自由”。

可以将这个能力拆解为两个关键部分:

📦 1. FLM 算法加载机制:让下载器“学会”支持芯片

下载器不需要内置任何芯片写死的支持代码,而是通过加载 Keil MDK 或芯片原厂提供的 FLM 下载算法(Flash Loader) 文件来完成烧录。

FLM 是一种标准化的芯片 Flash 编程算法格式,通常来自官方 Pack 包,包含以下核心内容:

  • Init:芯片初始化代码(打开电源、时钟等)

  • Erase/Program:擦除/写入 Flash 的函数

  • Sector Info:每个 Flash 页的大小、布局等元信息

🔍 IDE 是如何用 FLM 文件下载固件的?

在 Keil、IAR 等 IDE 中,固件下载流程大致如下:

  1. 选择芯片或目标板:IDE 会根据芯片型号自动关联对应的 FLM 文件。
  2. 加载 FLM 到 RAM:IDE 把 FLM 算法文件中的代码段加载进目标 MCU 的 RAM。
  3. 跳转执行:通过调试接口(如 SWD),IDE 控制 MCU 跳转执行 FLM 中的 Init、Erase、Program 等函数。
  4. 写入用户固件:IDE 将用户编译好的 bin 文件,通过 FLM 算法完成 Flash 编程。

简单来说,IDE 并不是“自带”所有芯片的烧录代码,而是 动态加载 FLM 算法,把烧录这件事交给芯片本身的 RAM 里执行。

📁 FLM 文件获取方式:

  • 从 Keil MDK 安装路径中提取(通常在 Keil\ARM\Flash
  • 从芯片厂商提供的 Pack 包中提取

如何利用 FLM 实现烧录?

  1. 解析 FLM 文件(.FLM.o):提取必要代码段,减小FLM文件尺寸,使用FLM 提取工具一键导出为 .FLM.o 格式
    请添加图片描述

  2. 将代码加载进 MCU RAM:作为“动态烧录器”运行

  3. 通过调用烧录函数:实现对目标芯片 Flash 的操作

这个过程中,下载器自己并不关心芯片型号,只需要:

  • 有合适的 FLM 算法
  • 知道 Flash 起始地址
  • 有合适的下载数据(bin)

这就像是“把芯片支持交给算法提供者”,下载器只负责执行和协调。

💡 2. Python 脚本控制机制:让烧录流程更聪明

有了 FLM 算法,接下来是:如何控制整个烧录流程?例如,先烧 boot,再烧 app,再烧外挂 Flash,再提示成功。

传统脱机下载器往往只支持烧一个文件,流程固定。而如果可以用 Python 脚本,就可以实现允许用户自己用代码定义“烧录流程”。

示例脚本:

import FLMConfig
import PikaStdLib
import PikaStdDevice
import timetime = PikaStdDevice.Time()
buzzer = PikaStdDevice.GPIO()
buzzer.setPin('PA4') # 蜂鸣器
buzzer.setMode('out')ReadFlm = FLMConfig.ReadFlm()
# 加载第一个 FLM 下载算法文件
result = ReadFlm.load("STM32/STM32F7x_1024.FLM.o", 0x08000000, 0x20000000)
if result != 0:return # 烧写 boot.bin和rtthread.bin
result = load.bin("boot.bin", 0x08000000,"rtthread.bin", 0x08020000)
if result != 0:return # 加载外部 Flash 的 FLM 下载算法文件
result = ReadFlm.load("STM32F767_W25QXX.FLM.o", 0x90000000, 0x20000000)
if result != 0:return # 烧写 HZK.bin
result = load.bin("HZK.bin", 0x90000000)
if result != 0:return 
# 蜂鸣器响一声,表示烧写完成
buzzer.enable()
buzzer.high()
time.sleep_ms(500)
buzzer.low()
time.sleep_ms(500)

该脚本通过加载FLM算法文件,将多个二进制文件(如boot.bin、rtthread.bin和HZK.bin)分别烧录到STM32内部和外部Flash中,并通过蜂鸣器响声提示烧录完成。

**注意:**需要根据实际项目需求,修改以下内容:

  • 下载算法文件名称(如 "STM32/STM32F7x_1024.FLM.o""STM32F767_W25QXX.FLM.o"):应替换为对应芯片和Flash型号的 FLM 文件。
  • BIN 文件名称及地址(如 "boot.bin""rtthread.bin""HZK.bin" 及其对应的地址):请确保文件名和烧录地址与您的程序结构一致。

若文件名或地址设置不当,可能导致程序无法正常运行或烧录失败。

🧭 脚本的作用是:

  • 按需加载多个 FLM 算法(多片 Flash)
  • 灵活控制烧写顺序与文件分布
  • 添加控制逻辑:判断、日志输出、状态指示
  • 控制外设:比如烧写成功后蜂鸣器响一下
  • 未来可扩展逻辑判断、加密校验等功能

🔧 下载器内部运行 Python 解释器(基于 PikaPython),脱机下载脚本会在脚本引擎中逐行执行,就像运行一个嵌入式程序一样灵活。

这相当于赋予了用户一个高度自由的平台,让你可以自己定义烧录策略,而不是被工具的“支持列表”所限制。

三、 开源一个芯片自由的在线/脱机下载器?

了解原理之后,我们来看 MicroLink 的脱机下载功能如何实际使用。整个流程非常简单,不需要专业软件、不依赖电脑,就可以完成整套烧录动作。

✅ 第一步:准备 FLM 算法文件与烧录脚本

你只需将以下文件拷贝到 MicroLink 的脱机下载目录中(类似 U 盘的文件夹):

文件名作用
*.FLM.oFLM 下载算法文件(支持多个),可以利用FLM文件提取工具生成
*.bin需要烧录的固件文件
offline_download.py控制烧录流程的 Python 脚本(必须)

示例目录结构:

/MICROLINK/
│
├── offline_download.py
├── STM32F7x_1024.FLM.o
├── STM32F767_W25QXX.FLM.o
├── boot.bin
├── rtthread.bin
└── HZK.bin

✅ 第二步:触发脱机下载(两种方式)

MicroLink 支持两种脱机烧录触发方式:

🔘 方式一:按键触发

搭配专用脱机下载扩展板,板上有下载按钮和蜂鸣器。

  • 按下按钮 → MicroLink 自动执行 offline_download.py 脚本
  • 烧录成功 → 蜂鸣器响声提示用户
  • 可用于量产、售后维修、断网环境

纯离线运行,不依赖上位机。

请添加图片描述

💻 方式二:串口命令触发

如果 MicroLink 已连接电脑,你可以通过 USB CDC 虚拟串口发送load.offline()加回车,效果如下:
在这里插入图片描述

该命令会立即触发一次离线脚本的执行,适合:

  • 测试脚本是否正确
  • 在工控系统中集成自动烧录流程
  • 将离线流程作为可控子模块远程触发

📝 提示:你也可以通过脚本打印状态、控制 GPIO、反馈结果到串口等,方便上位机交互。

三、给用户的自由:把“下载器”变成“工具箱”

MicroLink 不是一个封闭的烧录盒,而是一个开放的工具平台。它支持:

🚀 1、高速在线下载与调试(CMSIS-DAP 接口)

MicroLink 支持高速在线烧录与调试,使用 CMSIS-DAP 协议,底层优化加速引擎使得 下载速度与调试响应明显优于传统 DAPLink。无需忍受慢速 Flash 编程,开发体验更顺畅。

🔄 2、在线/脱机无缝切换

你可以在开发阶段使用 在线下载快速验证,在量产阶段直接切换到 脱机脚本烧录,无需切换工具,一站到底。MicroLink = 开发 + 量产 + 售后,一机搞定。

⚡ 3、USB 转串口:支持高达 10Mbps 波特率

内置 USB 转串口模块,波特率最高支持 10Mbps,远超常规工具。这意味着:

  • 下载日志不丢字;
  • 串口通信不卡顿;
  • 适配高速设备调试/通信需求。
🛰️ 4、内置 RTT,支持任意串口助手替代RTTView上位机

MicroLink 支持直接转发 RTT 数据(基于 SEGGER RTT 协议)至主机,通过串口即可与 Xshell、Termite VOFA等串口助手兼容交互。实现以下功能:

  • MCU 实时输出调试信息;
  • 主机发送命令并快速响应;
  • 无需外接调试器,也无需复杂配置。

甚至,你可以把 RTT 与shell等命令行工具结合,在脚本中嵌入设备状态上报、日志输出等功能,打造更“聪明”的调试工具。

📊 5、实时可视化调试支持:SystemView 助你掌控运行态

除了支持在线与脱机烧录,MicroLink 现在还加入了 SEGGER SystemView 协议支持,让你可以在无需额外硬件的情况下,轻松进行任务级别的运行态分析与可视化调试。

MicroLink 会将目标设备中 RTOS(如 RT-Thread、FreeRTOS)产生的 SystemView 日志数据通过 RTT 协议采集,并通过 USB CDC 虚拟串口转发给 PC。

✅ 使用方式:

  1. 在 MCU 中启用 SEGGER RTT 和 SystemView 支持(支持 RT-Thread、FreeRTOS 等常见 RTOS)
  2. 发送启动SystemView 指令,MicroLink 会开启自动侦测 RTT UpBuffer 并将数据透传
  3. 在 PC 上打开 SystemView 工具,选择对应串口,即可实时查看运行状态

**启动SystemView 功能:**打开任意串口助手,输入以下指令:

SystemView.start(0x20000000,1024,1)
  • 0x20000000:搜索RTT控制块的起始地址;
  • 1024:搜寻RTT控制块地址范围大小
  • 1:SystemView使用RTT的通道

📌 示例画面:

在这里插入图片描述

📂 6、拖拽烧录:让烧写像拷文件一样简单

通过 MicroLink 的任意芯片拖拽下载功能,你可以将 .bin 文件直接拖进 U 盘盘符,设备会根据当前配置的 FLM 算法与脚本,自动识别芯片、地址并完成烧录

这意味着:

  • 烧录只需「拖进去」;
  • 支持任意芯片(只要有 FLM 算法);
  • 可搭配自动化脚本,实现智能判断和校验。
🧰 一台设备,多种身份

总结一下,MicroLink = 脱机下载器 + 在线调试器 + USB 转串口 + RTT 通信 + SystemView +拖拽烧录 + 用户可编程自动化工具。MicroLink 不只是下载器,更是你打造智能嵌入式工作流的利器。

功能使用场景
✅ 脱机下载工厂烧写、售后维护
✅ 在线下载/调试开发阶段快速验证
✅ USB转串口(10Mbps)日志收集、高速通信
✅ RTT 转UART实时调试、远程诊断
✅ SystemViewRTOS运行态分析与可视化调试
✅ 拖拽烧录简化操作,适配量产与非工程用户
✅ Python 脚本自动化流程高度定制的烧录策略与交互控制

从开发到量产,从调试到通信,MicroLink 将所有工具集于一身,让创客拥有前所未有的开发自由。

四、未来展望:不断扩展功能,打造工程师手边真正好用的工具

✅ 1. 更丰富的 Python API(在持续开发中)

目前,脱机下载脚本支持的功能已经能覆盖基本需求,如加载 FLM 算法、烧录 bin 文件、控制 GPIO、延时等。

但在实际生产和调试场景中,很多工程师希望能够做得更多。因此计划逐步增加以下常用的API接口:

  • 🔓 Flash 解锁 / 上锁
  • 📥 Flash/RAM 任意地址数据读写
  • 🔢 Flash序列号 / 滚码写入

💻 2. 项目开源,持续更新

你可以在 GitHub 上查看全部代码、硬件设计、使用说明和范例脚本:

🔗 GitHub 项目地址:
👉 https://github.com/Aladdin-Wang/MicroLink

欢迎你提出建议、反馈 bug,甚至直接提交 PR。
我们不求大而全,只求把每一个功能打磨得扎实、可靠、好用。

🛒 3. 在线文档

👉 https://microboot.readthedocs.io/zh-cn/latest/tools/microlink/microlink/

❓ 4 .常见问题答疑(FAQ)

为了帮助用户更快上手和排查问题,我们整理了使用 MicroLink 脱机下载功能时的一些常见问题与解答:

问题解答
💡 FLM 文件从哪里获取?可从 Keil MDK 安装目录(通常在 Keil\ARM\Flash)或芯片厂商提供的 Pack 包中提取,然后使用 MicroLink 提供的 FLM 提取工具生成 .FLM.o 文件。
📂 我只有 bin 文件,没有 FLM,怎么办?建议使用 Keil 安装包或厂商资源获取 FLM,也可以借助他人共享的兼容 FLM 文件。我们未来也计划支持开源算法标准或社区共建资源库。
🔄 脱机脚本可以烧录多个文件吗?可以,Python 脚本中你可以按需加载多个 bin 文件、写入不同地址,还可操作多个 Flash 区域。
🧪 烧录失败了怎么办?可以调试脚本吗?可以。你可以通过串口连接 MicroLink,使用 load.offline() 命令手动触发脚本执行,并通过输出调试信息来定位问题。
📦 脱机脚本能控制哪些外设?可以控制 GPIO、电平翻转、蜂鸣器响声、串口交互、延时、打印日志等,用于丰富脱机过程的交互与状态反馈。
🚦 如何判断烧录成功?烧录完成后 MicroLink 会自动鸣响蜂鸣器作为提示,也可以在脚本中自定义 LED 灯亮灭或串口发送完成信号。
📦 一台 MicroLink 能脱机烧录多个不同芯片吗?可以。只需准备好对应芯片的 FLM 文件和脚本,MicroLink 脱机运行时会根据文件自动判断和加载,无需更换工具。

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