什么是Bootloader 淺談STM32中bootloader的內(nèi)存分配

1. 什么是Bootloader

Bootloader是硬件啟動(dòng)的引導(dǎo)程序，是運(yùn)行操作系統(tǒng)的前提。在操作系統(tǒng)內(nèi)核或用戶應(yīng)用程序運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小代碼。對(duì)硬件進(jìn)行相應(yīng)的初始化和設(shè)定，最終為操作系統(tǒng)準(zhǔn)備好環(huán)境。

2. Bootloader的特點(diǎn)

Bootloader不屬于操作系統(tǒng)，一般采用匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言開發(fā)。需要針對(duì)特定的硬件平臺(tái)編寫。在移植過(guò)程時(shí)，首先為開發(fā)板移植Bootloader。Bootloader不但依賴于CPU的體系架構(gòu)，而且依賴于嵌入式系統(tǒng)板級(jí)設(shè)備的配置。

3. STM32中bootloader的內(nèi)存分配

stm32默認(rèn)的是從0x08000000開始啟動(dòng)程序，所以bootloader也存在于這個(gè)地址，大小可以設(shè)置。如下圖舉例分配 48K的大小空間給Bootloader

還有一種分配方式：鏡像的備份 Firmware ---> Application Bak ---> SysRest ----> Bootloader -----> Check if new Firmware -----> Move App Bak to App area

這種方式需要更大的存儲(chǔ)空間，如果MCU內(nèi)置FLASH 不夠備份Firmware則需要外置Flash,將Firmware備份在外置FLASH。

根據(jù)實(shí)際MCU的Flash的大小和固件的大小來(lái)分配空間。一般可以把固件信息（app固件的StartAddr, EndAddr, FirmwareSize, CRC等)存放在Free Spae.

bootloader的作用一般是用作更新APP，和初始化后設(shè)定跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的APP。如果APP不加更新功能的話也可以直接將APP寫入到0x08000000這個(gè)地址里。更新程序就是數(shù)據(jù)包的接收、校驗(yàn)、寫入，全部寫入完成后檢查APP的啟動(dòng)向量為合格就可以跳轉(zhuǎn)到APP里。

4. Bootloader的跳轉(zhuǎn)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)

4.1 Bootloader

我基于STM32Cube配置的外設(shè)，IDE用的STM32SW4，STM32F103RCT6。

在實(shí)現(xiàn)IAP功能前，先實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)。這里先不涉及固件更新。

/*FLASH : 0x8000000 --- 0x8040000 Total Size: 256K
*RAM : 0x20000000 --- 0x2000C000 Total Size: 48K
*Bootloader: 0x8000000 --- 0x8008000 Total Size: 32K

1 /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
  2 #include "main.h"
  3 #include "stm32f1xx_hal.h"
  4 #include "usart.h"
  5 #include "gpio.h"
  6 
  7 /* USER CODE BEGIN Includes */
  8 #include "stdio.h"
  9 /* USER CODE END Includes */
 10 
 11 /* USER CODE BEGIN PFP */
 12 /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
 13 pFunction jump2app;
 14 void (*jump2app)();
 15 /* USER CODE END PFP */
 16 
 17 
 18 
 19 /* USER CODE BEGIN 0 */
 20 #ifdef __GNUC__
 21     #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
 22 #else
 23     #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
 24 #endif
 25 
 26 /*retargets the C library printf function to the USART*/
 27 PUTCHAR_PROTOTYPE
 28 {
 29     HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)&ch, 1, 0xFFFF);
 30     return ch;
 31 }
 32 
 33 //FLASH            : 0x8000000  --- 0x8040000       Total Size: 256K
 34 //RAM           : 0x20000000 --- 0x2000C000       Total Size: 48K
 35 //Bootloader     : 0x8000000 --- 0x8008000     Total Size: 32K 
 36   37 #define ApplicationAddress    0x8008000
 38 
 39 
 40 void iap_load_app(uint32_t appAddr)
 41 {
 42     printf("first word : 0x%x\n",(*(uint32_t*)appAddr));
 43     if (((*(__IO uint32_t*)ApplicationAddress) & 0x2FFE0000 ) == 0x20000000)
 44     {
 45         printf("IAP load APP!!!\n");
 46 
 47         __disable_irq();
 48 
 49         jump2app = (void (*)())*(__IO uint32_t*) (appAddr + 4);
 50 
 51         __set_MSP(*(__IO uint32_t*) appAddr);
 52 
 53         jump2app();
 54     }
 55 }
 56 /* USER CODE END 0 */
 57 
 58 /**
 59   * @brief  The application entry point.
 60   *
 61   * @retval None
 62   */
 63 int main(void)
 64 {
 65   /* USER CODE BEGIN 1 */
 66 
 67   /* USER CODE END 1 */
 68 
 69   /* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/
 70 
 71   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
 72   HAL_Init();
 73 
 74   /* USER CODE BEGIN Init */
 75 
 76   /* USER CODE END Init */
 77 
 78   /* Configure the system clock */
 79   SystemClock_Config();
 80 
 81   /* USER CODE BEGIN SysInit */
 82 
 83   /* USER CODE END SysInit */
 84 
 85   /* Initialize all configured peripherals */
 86   MX_GPIO_Init();
 87   MX_USART1_UART_Init();
 88   /* USER CODE BEGIN 2 */
 89 
 90   /* USER CODE END 2 */
 91 
 92   /* Infinite loop */
 93   /* USER CODE BEGIN WHILE */
 94   while (1)
 95   {
 96       printf("I am bootloader,jump to app after 5 seconds!\n");
 97 
 98       HAL_Delay(1000);
 99 
100       printf("1\r\n");
101 
102       HAL_Delay(1000);
103 
104       printf("2\r\n");
105 
106       HAL_Delay(1000);
107 
108       printf("3\r\n");
109 
110       HAL_Delay(1000);
111 
112       printf("4\r\n");
113 
114       HAL_Delay(1000);
115 
116       printf("ready to jump!\n");
117 
118       iap_load_app(ApplicationAddress);
119   /* USER CODE END WHILE */
120 
121   /* USER CODE BEGIN 3 */
122 
123   }
124   /* USER CODE END 3 */
125 
126 }

修改ld文件 STM32F103RCTx_Flash.ld

編譯燒錄。首先將STM32F103RCT6的FLASH全部擦除如下圖，然后用STM32SW4燒錄Bootloader

調(diào)試Bootloader如下圖

4.2 Application

APP主要是修改ld文件，Bootloader分配了 32Kb, 剩余224K的先全分配給App, 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單跳轉(zhuǎn)。

int main(void)
{
    //NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH,0x2000);
  /* USER CODE BEGIN 1 */
    SCB->VTOR = ((uint32_t)0x8000000) | (0x8000 & (uint32_t)0x1FFFFF80);
  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  __enable_irq();
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
     printf("I am new APP !\n\r");

     HAL_Delay(1000);
  /* USER CODE END WHILE */

  /* USER CODE BEGIN 3 */

  }
  /* USER CODE END 3 */

}

再將APP燒錄，Reset

編輯：hfy