STM32單片機(jī)實(shí)現(xiàn)Bootloader跳轉(zhuǎn)的關(guān)鍵步驟

本期話題：

現(xiàn)在越來越多的嵌入式設(shè)備支持遠(yuǎn)程自動升級，不需要再借助下載器。這樣對于設(shè)備的維護(hù)非常方便。

當(dāng)然若使設(shè)備支持遠(yuǎn)程升級，需要編寫支持升級的程序代碼，可以稱之為 BootLoader。

也就是說，將設(shè)備的程序代碼分為兩部分：BootLoader 和 APP。

BootLoader 負(fù)責(zé)升級 APP 以及引導(dǎo)APP運(yùn)行。APP 負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的業(yè)務(wù)處理功能，也就是設(shè)備的核心功能代碼。

對于Cortex-M 系列的單片機(jī)來說，若要實(shí)現(xiàn) BootLoader 安全跳轉(zhuǎn)到 APP，需要進(jìn)行一些配置。

本文就以 STM32 單片機(jī)為例，來聊一聊實(shí)現(xiàn) BootLoader 跳轉(zhuǎn)的關(guān)鍵配置步驟。

聊一聊：

在程序開發(fā)設(shè)計階段，要根據(jù)具體應(yīng)用情況，對程序存儲的 Flash 進(jìn)行分區(qū)。

即，BootLoader 存儲的位置以及需要分配的空間大小，以及 APP 的存儲的位置和大小。這個存儲位置直接關(guān)系到程序的執(zhí)行和跳轉(zhuǎn)。

最簡單的一種升級方案是：一個 BootLoader 和 一個 APP ，BootLoader 實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)和升級APP 的功能。本文以這個升級方案為例進(jìn)行介紹。

對于 STM32 單片機(jī)來說，程序啟動的映射地址為 0x8000000。

可以將 BootLoader 存儲在 0x8000000 地址，分配的空間可以根據(jù)芯片具體的Flash大小進(jìn)行調(diào)整。比如 0x10000，64K 字節(jié)。

APP 存儲的地址，安排在 BootLoader 后邊，即存儲地址為 0x8010000，F(xiàn)lash 剩余的空間都可以分配給APP。

BootLoader 工程配置

BootLoader 的工程需要進(jìn)行一些配置，以MDK為例，如下圖所示，BootLoader 程序存放的 FLASH 地址為 0x8000000，大小為 0x10000。

在跳轉(zhuǎn)APP的程序代碼需要注意以下幾點(diǎn)：

檢查棧頂?shù)刂肥欠窈戏ǎ簿褪?APP 存放的起始地址是否合法， if(((*(__IO uint32_t *)APP_FLASH_ADDR) & 0x2FFE0000) == 0x20000000)

屏蔽總中斷，防止在程序跳轉(zhuǎn)過程中，中斷干擾出現(xiàn)異常

獲取APP程序起始地址，代碼區(qū)第二個字（起始地址+4 ? Flash 位置存儲的數(shù)據(jù)）

初始化堆棧指針（用戶代碼區(qū)的第一個字用于存放棧頂?shù)刂罚?/p>

利用 APP 起始地址，轉(zhuǎn)化為函數(shù)指針類型，執(zhí)行跳轉(zhuǎn)

其具體的跳轉(zhuǎn)代碼如下：

?

/* 定義類型 */
typedef void (*pFunction)(void);

/* APP flash address */
#define APP_FLASH_ADDR ? ? ? ? ? ? (0x8010000)

void jump_to_app(void)
{
? uint32_t JumpAddress;
? pFunction Jump_To_Application;

? /* 檢查棧頂?shù)刂肥欠窈戏?*/
? if(((*(__IO uint32_t *)APP_FLASH_ADDR) & 0x2FFE0000) == 0x20000000)
? {
? ? /* 屏蔽所有中斷，防止在跳轉(zhuǎn)過程中，中斷干擾出現(xiàn)異常 */
? ? __disable_irq();

? ? /* 用戶代碼區(qū)第二個 字 為程序開始地址(復(fù)位地址) */
? ? JumpAddress = *(__IO uint32_t *) (APP_FLASH_ADDR + 4);

? ? /* Initialize user application's Stack Pointer */
? ? /* 初始化APP堆棧指針(用戶代碼區(qū)的第一個字用于存放棧頂?shù)刂? */
? ? __set_MSP(*(__IO uint32_t *) APP_FLASH_ADDR);

? ? /* 類型轉(zhuǎn)換 */
? ? Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;

? ? /* 跳轉(zhuǎn)到 APP */
? ? Jump_To_Application();
? }
}

?

APP程序代碼需要進(jìn)行如下配置：

修改APP 內(nèi)部 Flash 向量表重定位?SCB->VTOR

APP運(yùn)行后，初始化函數(shù)中，開啟中斷，否則程序會運(yùn)行異常

正常來說，在啟動文件中執(zhí)行調(diào)用 SystemInit() 函數(shù)，這個函數(shù)會配置 Flash 的接口信息。?SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET。

修改宏定義 VECT_TAB_OFFSET 的值為 0x10000。

APP程序啟動之后，需要先使能全局中斷，可將下邊的代碼放在初始化的地方：

?

/* 使能中斷 */
__enable_irq();

那么，如何實(shí)現(xiàn) APP 跳轉(zhuǎn)到 BootLoader 呢？有兩種方法：

硬件方式，設(shè)備斷電重啟或復(fù)位按鍵

軟件方式，通過軟件控制復(fù)位MCU

軟件方式，可以在APP代碼中添加控制指令，當(dāng)APP接收到跳轉(zhuǎn)指令（或者升級指令）)后，復(fù)位 MCU。如下代碼可以復(fù)位MCU：

/* 復(fù)位芯片 */
HAL_NVIC_SystemReset();

?

?