STM32复习笔记（六）：STM32远程升级BootLoader相关

news2024/11/20 18:41:26

Preface：

（一）STM32上电启动流程

（二）BootLoader相关

（三）Clion配置

Preface：

有关STM32的BootLoader主要还是参考了许多大佬的文章，这里只是简单地列举一下，做一个总结，方便日后用到的时候能够快速找到。

（一）STM32上电启动流程

这篇文章讲得很详细了，这里做一个个人总结：

cortex-m系列中，中断向量表存放在 Flash 开始部分，Flash中第一个字存放栈顶指针，第二个字存放复位中断服务函数入口地址，其他中断服务函数入口地址依次存放在Flash中。STM32上电的时候首先会自动去读取flash的第一个字，并赋给MSP（主栈顶指针），然后读取第二个字，并赋给PC（程序计数器）；而因为PC存放的是下一个要执行的指令，所以接下来就会跳转到复位中断服务函数中执行；

此外，因为内核默认读的是0x0000 0000处的内容，而STM32的Flash地址被设置到了0x0800 0000，因此TM32内部自动将地址0x0800 0000开始的内容重映射到首地址0x0000 0000中，这样就解决了从0x0000 0000读取中断向量表的问题。

然后，复位中断服务函数中调用了SystemInit()函数，该函数主要作用是设置中断向量表的偏移地址（VOTR寄存器）。也就是说中断向量表位置是可变的，当使用BOOT后，就需要在APP修改该偏移地址。执行完SystemInit()函数后，就会跳转到__main()函数，注意这个__main()和平时说的main()并不一样，如下图所示，__main()执行的是左边的过程，执行完毕之后才会跳转到我们熟悉的main()函数（图片及内容参考自大佬：不咸不要钱的文章）：

（二）BootLoader相关

首先，这里主要参考了这几篇文章，结合在一起看一遍就会非常清晰了（感谢各位大佬）：

STM32单片机bootloader扫盲
STM32固件升级详解（BootLoader）
【STM32】制作一个bootloader
【嵌入式实战】STM32 Bootloader 快速实现（超详细）

bootloader本质上也是一个app程序，只不过它具备跳转到用户app，以及接收外部数据更新用户app的功能；

而MCU上电后，主要就是先去取第一个字赋给MSP，然后取第二个字赋给PC，接下来就执行复位中断服务函数（第二个字就是该函数的入口地址）；在复位中断服务函数中设置中断向量表的偏移地址，准备C环境，最后跳转到main()函数。同理，从bootloader跳到APP也需要干这两件事情，只不过上电时是单片机自动加载的MSP和PC，而从bootloader跳到APP则需要我们编写函数进行跳转。

也就是说，我如果想实现bootloader，就要搞两个工程，并将代码下载到flash中的不同区域：

一个是bootloader工程，下载到上电起始执行位置；当MCU上电时跟之前大体上一样，首先读取第一个字赋给MSP，然后读取第二个字赋给PC，接下来执行PC中的内容，但此时PC中的内容不再是普通的复位中断服务函数，而是下载进去的bootloader中的跳转函数，在跳转函数中判断是否需要升级（OTA，Over-The-Air，也就是远程更新app程序），如果需要升级，则先下载新的程序进flash中的另外一片区域暂存（就是OTA DATA区），防止升级失败导致系统一直在bootloader中，下载完成之后进行数据校验，无误后才擦除原app程序，并将OAT DATA区的内容copy到app区，再擦除升级指令（因为已经升级完毕了），最后重启系统，完成远程升级。

另外一个则是用户app工程，该工程要下载到某一片区域，而且需要知道区域的起始地址，因为bootloader需要跳到此处；此外注意还需要在system中修改app工程下系统的中断向量表的偏移地址，修改为该程序的起始地址+4字节（一个字的偏移）；因为bootloader跳到此处后，第一个字将赋给MSP，第二个字就是app程序的复位中断服务函数了，就类似于app程序复位了一样；如果没有修改中断向量表的偏移的话，默认就跳转到了0x0000 0000+4字节（一个字）出了，将会导致app程序无法执行。