Bootloader升级场景下Keil生成Bin的关键配置

在Bootloader升级中，如何让Keil正确生成可烧录的Bin文件？

你有没有遇到过这样的情况：辛辛苦苦写完固件，配置好Bootloader，准备通过串口升级，结果下载后单片机“变砖”——不启动、不响应？
排查半天发现，问题竟出在.bin文件上：地址偏移不对、向量表错位、甚至根本不是从应用入口开始的二进制数据。

这在基于Bootloader 的固件升级场景中极为常见。而罪魁祸首，往往是开发者忽略了 Keil 工程中几个关键但不起眼的配置细节。

本文将带你深入剖析：为什么默认的 Keil 输出不能直接用于 Bootloader 升级？如何通过 fromelf + 构建后命令 + 链接脚本三者协同，确保生成真正可用的 .bin 文件？

一、从一个典型失败案例说起

假设我们使用的是 STM32F407，Flash 总容量 1MB，规划如下：

0x08000000 ~ 0x08003FFF：Bootloader（16KB）
0x08004000 ~ ...：用户应用程序

你在 Keil 中正常编译工程，得到project.axf，然后手动用工具转成.bin文件，发给设备。
但重启后，MCU 并未执行你的代码。

问题在哪？

答案是：你生成的.bin文件，第一个字节对应的是0x08000000，也就是 Bootloader 区域！而你的程序实际应该从0x08004000开始存放。

更严重的是，中断向量表也被写到了错误位置，CPU 根本找不到复位处理函数。

所以，.bin 文件不只是“格式转换”，它必须反映真实的物理存储布局。而这，正是 Keil 默认不会自动完成的任务。

二、fromelf：Keil生态下最可靠的二进制生成工具

很多人第一反应是用第三方工具比如srec_cat或 Python 脚本去提取 bin。但其实 Arm 官方早就提供了最佳解决方案 ——fromelf。

fromelf 是什么？

它是 Arm Compiler 自带的映像解析工具，随 Keil MDK 一起安装，路径通常为：

C:\Keil_v5\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe

它的核心能力是从.axf（ELF 格式）中提取原始二进制内容，并按实际加载地址输出为.bin文件。

最基本的命令长这样：

fromelf --bin --output=.\Output\app.bin .\Objects\project.axf

这条命令会：
- 解析project.axf
- 提取所有需要加载到 Flash 的段（如.text,.rodata等）
- 按照链接时指定的地址，生成连续的二进制流
- 输出到app.bin

⚠️ 注意：这里的.bin不是从零地址开始的“裸数据”，而是从程序实际加载地址开始的物理镜像。

如果你的应用起始地址是0x08004000，那么app.bin的第一个字节就对应这个地址，完美匹配 Bootloader 写入逻辑。

三、自动化生成：把 fromelf 嵌入 Keil 构建流程

每次编译完手动敲命令？显然不现实。我们需要让它自动执行。

关键操作：配置 “After Build/Rebuild” 用户命令

打开 Keil uVision → Project → Options → User 选项卡：

勾选Run #1: After Build/Rebuild

输入以下命令：

fromelf --bin --output=$L\$B.bin $L\$B.axf

来拆解一下这几个符号的含义：

符号	含义
`$L`	输出目录（Output Directory），例如`.\Output`
`$B`	工程基础名（Base Name），即`Target Name`，如`project`

所以这条命令最终展开为：

fromelf --bin --output=.\Output\project.bin .\Output\project.axf

✅ 每次 Build 成功后，都会自动生成最新的.bin文件，无需任何人工干预。

进阶技巧：增强健壮性与可观测性

你可以进一步优化这条命令，加入错误提示和日志反馈：

fromelf --bin --output=$L\$B.bin $L\$B.axf && echo "✅ Bin file generated: $L\$B.bin" || echo "❌ Failed to generate BIN file!"

这样，在 Build Log 中就能清晰看到结果：

... ".\Output\project.axf" - 0 Error(s), 0 Warning(s). ✅ Bin file generated: .\Output\project.bin Build Time Elapsed: 00:00:03

特别适合团队协作或接入 CI/CD 流程时做自动化检查。

四、真正的核心：链接地址必须与运行地址一致

光有fromelf和构建脚本还不够。如果链接地址错了，生成的.bin依然是废的。

错误示范：IROM 起始地址仍是 0x08000000

很多初学者只改了 main 函数跳转逻辑，却忘了在 Keil 中修改目标设置：

👉 Project → Options → Target → IROM1

默认值是：

Start: 0x08000000 Size: 0x00100000

这意味着编译器仍认为你的代码要放在 Flash 起始处！

正确做法：修改 IROM 起始地址为应用区起点

例如，Bootloader 占 16KB，则应用从0x08004000开始：

Start: 0x08004000 Size: 0x000FC000 （剩余 1008KB）

保存后重新编译，你会发现：

vector table 地址变成了0x08004000
reset handler 指向新位置
fromelf 输出的.bin也自然从该地址开始

此时再由 Bootloader 将此 bin 文件写入0x08004000，一切水到渠成。

更高级控制：使用 Scatter 文件实现精细内存管理

对于复杂项目（比如双备份、加密区、非对齐分区），建议使用.sct散列加载文件替代简单修改 IROM。

示例app.sct：

LR_IROM1 0x08004000 0x000FC000 { ER_IROM1 0x08004000 0x000FC000 { *.o (.text) *(InRoot$$Sections) .ANY (.rodata) } RW_IRAM1 0x20000000 0x00030000 { .ANY (.data) .ANY (.bss) .ANY (StackHeap) } }

然后在 Keil 设置中启用：

Project → Options → Linker → Use Memory Layout from Target Dialog ❌
→ 改为勾选Use Custom Scattering File，并指向app.sct

这样一来，你可以精确控制每个 section 的分布，还能支持多 region flash、外扩 RAM 等高级场景。

五、常见坑点与调试秘籍

🔴 问题1：生成的 .bin 文件太大，包含无用段

原因：fromelf 默认导出所有 loadable sections，包括调试信息、填充区等。

解决方法：

添加--strip-debug参数清理无关内容：

fromelf --bin --strip-debug --output=$L\$B.bin $L\$B.axf

或者更彻底地限制输出范围：

fromelf --bin --first-section=.text --output=$L\$B.bin $L\$B.axf

⚠️ 使用--first-section要谨慎！必须确保.text就是第一个有效段，否则可能丢失向量表。

推荐做法：优先靠链接脚本控制段布局，而不是靠截断来“裁剪”。

🔴 问题2：Keil 报错 “’fromelf’ is not recognized”

原因：系统找不到fromelf.exe。

解决方案：

确认路径是否存在：C:\Keil_v5\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe
将该路径加入系统环境变量PATH
或者使用绝对路径调用：

"C:\Keil_v5\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe" --bin --output=$L\$B.bin $L\$B.axf

强烈建议加引号，避免路径含空格时报错。

🔴 问题3：程序能跑，但中断异常（HardFault）

大概率原因：中断向量表没对齐。

检查三点：

SCB->VTOR是否在启动代码中被正确设置？

SCB->VTOR = FLASH_BASE + 0x4000;

链接地址是否确实是0x08004000？
.bin文件是否真的从这里开始？可以用 HxD 打开查看前几个字是否合理（通常是栈顶地址 + 复位向量）

六、实战建议：打造可交付的发布流程

当你掌握了上述技术，就可以构建一套标准化的固件发布机制：

✅ 推荐工程结构

Project/ ├── Src/ ├── Inc/ ├── Output/ │ ├── project.axf │ ├── project.bin ← 自动化生成 │ └── project.map ├── app.sct └── Release/ └── v1.0.0_firmware.bin ← 发布包（可签名+压缩）

✅ 发布脚本模板（batch）

@echo off echo Building project... uv4 -b -j0 project.uvprojx -t "Target 1" if %errorlevel% neq 0 ( echo Build failed. exit /b 1 ) echo Generating BIN... "C:\Keil_v5\ARM\ARMCC\bin\fromelf.exe" --bin --strip-debug --output=.\Output\firmware.bin .\Output\project.axf copy .\Output\firmware.bin .\Release\%date:~0,4%%date:~5,2%%date:~8,2%_fw.bin echo Firmware released. pause

配合版本号注入、CRC 计算、数字签名，即可形成完整 OTA 包体系。