STM32单片机实现Bootloader跳转的关键步骤

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【资料图】

现在越来越多的嵌入式设备支持远程自动升级，不需要再借助下载器。这样对于设备的维护非常方便。当然若使设备支持远程升级，需要编写支持升级的程序代码，可以称之为 BootLoader。也就是说，将设备的程序代码分为两部分：BootLoader 和 APP。BootLoader 负责升级 APP 以及引导APP运行。APP 负责实现设备的业务处理功能，也就是设备的核心功能代码。对于Cortex-M 系列的单片机来说，若要实现 BootLoader 安全跳转到 APP，需要进行一些配置。本文就以 STM32单片机为例，来聊一聊实现 BootLoader 跳转的关键配置步骤。

聊一聊：

在程序开发设计阶段，要根据具体应用情况，对程序存储的 Flash 进行分区。即，BootLoader 存储的位置以及需要分配的空间大小，以及 APP 的存储的位置和大小。这个存储位置直接关系到程序的执行和跳转。最简单的一种升级方案是：一个 BootLoader 和 一个 APP ，BootLoader 实现跳转和升级APP 的功能。本文以这个升级方案为例进行介绍。对于 STM32 单片机来说，程序启动的映射地址为 0x8000000。可以将 BootLoader 存储在 0x8000000 地址，分配的空间可以根据芯片具体的Flash大小进行调整。比如 0x10000，64K 字节。APP 存储的地址，安排在 BootLoader 后边，即存储地址为 0x8010000，Flash 剩余的空间都可以分配给APP。BootLoader 工程配置BootLoader 的工程需要进行一些配置，以MDK为例，如下图所示，BootLoader 程序存放的 FLASH 地址为 0x8000000，大小为 0x10000。

在跳转APP的程序代码需要注意以下几点：

检查栈顶地址是否合法，也就是 APP 存放的起始地址是否合法， if(((*(__IO uint32_t *)APP_FLASH_ADDR) & 0x2FFE0000) == 0x20000000)

屏蔽总中断，防止在程序跳转过程中，中断干扰出现异常

获取APP程序起始地址，代码区第二个字（起始地址+4 Flash 位置存储的数据）

初始化堆栈指针（用户代码区的第一个字用于存放栈顶地址）

利用 APP 起始地址，转化为函数指针类型，执行跳转

其具体的跳转代码如下：

/* 定义类型 */typedef void (*pFunction)(void);/* APP flash address */#define APP_FLASH_ADDR       (0x8010000)void jump_to_app(void){ uint32_t JumpAddress; pFunction Jump_To_Application; /* 检查栈顶地址是否合法 */ if(((*(__IO uint32_t *)APP_FLASH_ADDR) & 0x2FFE0000) == 0x20000000) {  /* 屏蔽所有中断，防止在跳转过程中，中断干扰出现异常 */  __disable_irq();  /* 用户代码区第二个 字 为程序开始地址(复位地址) */  JumpAddress = *(__IO uint32_t *) (APP_FLASH_ADDR + 4);  /* Initialize user application"s Stack Pointer */  /* 初始化APP堆栈指针(用户代码区的第一个字用于存放栈顶地址) */  __set_MSP(*(__IO uint32_t *) APP_FLASH_ADDR);  /* 类型转换 */  Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;  /* 跳转到 APP */  Jump_To_Application(); }}

APP程序代码需要进行如下配置：

修改APP 内部 Flash 向量表重定位SCB->VTOR

APP运行后，初始化函数中，开启中断，否则程序会运行异常

正常来说，在启动文件中执行调用 SystemInit() 函数，这个函数会配置 Flash 的接口信息。SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET。

修改宏定义 VECT_TAB_OFFSET 的值为 0x10000。

APP程序启动之后，需要先使能全局中断，可将下边的代码放在初始化的地方：

/* 使能中断 */__enable_irq();

那么，如何实现 APP 跳转到 BootLoader 呢？有两种方法：

硬件方式，设备断电重启或复位按键

软件方式，通过软件控制复位MCU

软件方式，可以在APP代码中添加控制指令，当APP接收到跳转指令（或者升级指令）)后，复位 MCU。如下代码可以复位MCU：

/* 复位芯片 */HAL_NVIC_SystemReset();