公司在开发一款智能眼镜，使用STM32L0系列芯片作为主控芯片，蓝牙连接，总体来说不是很复杂。在发给客户测试的时候发现了一些问题，需要重新更新程序。这在开发人员看来只要两三下的事情，在客户手里可能就是一个巨麻烦的事情。所以决定给设备添加在线升级功能，通过蓝牙将新的固件更新到主控芯片里，而bootloader就是OTA中不可或缺的一部分。

　　bootloader其实就是一段启动程序，它在芯片启动的时候首先被执行，它可以用来做一些硬件的初始化，当初始化完成之后跳转到对应的应用程序中去。

　　我们可以将内存分为两个区，一个是启动程序区(0x0800 0000 – 0x0800 2000 )大小为8K Bytes，剩下的为应用程序区（0x0800 2000 – 0x0801 0000）。

　　芯片上电时先运行启动程序，然后跳转到应用程序区执行应用程序。

　　bootloader一个主要的功能就是首先程序的跳转。在STM32中只要将要跳转的地址直接写入PC寄存器，就可以跳转到对应的地址中去。

怎么实现呢？

　　当我们实现一个函数的时候，这个函数最终会占用一段内存，而它的函数名代表的就是这段内存的起始地址。当我们调用这个函数的时候，单片机会将这段

内存的首地址（函数名对应的地址）加载到PC寄存器中，从而跳转到这段代码来执行。那么我们也可以利用这个原理，定义一个函数指针，将这个指针指向我们

想要跳转的地址，然后调用这个函数，就可以实现程序的跳转了。

　　代码如下：

  1. #define  APP_ADDR  0x08002000   //应用程序首地址定义 
  2. typedef void (*APP_FUNC)(); //函数指针类型定义
  3.  
  4. APP_FUNC jump2app; //定义一个函数指针
  5.  
  6. jump2app = ( APP_FUNC )(APP_ADDR + 4); //给函数指针赋值
  7. jump2app(); //调用函数指针，实现程序跳转

　　上面的代码实现了我们要的跳转功能，但是为什么要跳转到（APP_ADDR + 4） 这个地址，而不是APP_ADDR 呢？

　　首先我们要了解主控芯片的启动过程。以STM32为例，在芯片上电的时候，首先会从内存地址位0x0800 0000(由启动模式决定)的地方加载栈顶地址（4字节），从0x0800 0004的地方加载程序复位地址（4字节），然后跳转到对应的复位地址去执行。

　　所以上面的程序会中，jump2app这个函数指针的地址为（APP_ADDR + 4），调用这个函数指针的时候，芯片内核会自动跳转到这个指针指向的内存地址，也即是应用程序的复位地址。

　　实际运行会发现，上面的程序可能会出现问题。因为我们还缺少了一个栈地址的加载过程，也就是芯片上电的第一个动作。这里要用到一点汇编的知识：

  1. __asm void MSR_MSP(uint32_t addr)
  2. {
  3.     MSR MSP, r0
  4.     BX r14;
  5. }

　__asm void MSR_MSP(uint32_t addr) 是MDK嵌入式汇编形式。

 

  1. MSR MSP, r0 意思是将r0寄存器中的值加载到MSP（主栈寄存器，复位时默认使用）寄存器中，r0中保存的是参数值，即addr的值
  1. BX r14 跳转到连接寄存器保存的地址中，即退出函数，跳转到函数调用地址

    　　完整的程序如下：
  1. #define APP_ADDR 0x08002000 //应用程序首地址定义 
    typedef void (*APP_FUNC)(); //函数指针类型定义

    /*    *
  2.   * @brief
  3.   * @param
  4.   * @retval
  5.   */
  6. __asm void MSR_MSP(uint32_t addr)
  7. {
  8.     MSR MSP, r0
  9.     BX r14;
  10. }
  13. /**
  14.   * @brief
  15.   * @param
  16.   * @retval
  17.   */
  18. void run_app(uint32_t app_addr)
  19. {
  20.     uint32_t reset_addr = 0;
  21.     APP_FUNC jump2app;
  22.     
  23.     /* 跳转之前关闭相应的中断 */
  24.     NVIC_DisableIRQ(SysTick_IRQn);
  25.     NVIC_DisableIRQ(LPUART_IRQ);
  26.     
  27.     /* 栈顶地址是否合法(这里sram大小为8k) */
  28.     if(((*(uint32_t *)app_addr)&0x2FFFE000) == 0x20000000)
  29.     {
  30.         /* 设置栈指针 */
  31.         MSR_MSP(app_addr);
  32.         /* 获取复位地址 */
  33.         reset_addr = *(uint32_t *)(app_addr+4);
  34.         jump2app = ( APP_FUNC )reset_addr;
  35.         jump2app();
  36.     }
  37.     else
  38.     {
  39.         printf("APP Not Found!\n");
  40.     }
  41. }
  1.  

　　我们需要在设置界面将默认（0x8000000）改为我们的应用程序地址（0x8002000）

　　

 

　　完成了上面的工作，实际测试发现程序还是无法正确运行。原因是我们没有进行中断向量表的重映射。向量表映射？什么时候有做过这个工作，我们来看一下：

.s文件里有如下代码：

 

  1. ; Reset handler routine
  2. Reset_Handler    PROC
  3.                  EXPORT  Reset_Handler                 [WEAK]
  4.         IMPORT  __main
  5.         IMPORT  SystemInit  
  6.                  LDR     R0, =SystemInit
  7.                  BLX     R0
  8.                  LDR     R0, =__main
  9.                  BX      R0
  10.                  ENDP

 

 

这段代码表示，程序在执行main函数之前，会先执行SystemInit这个函数。下面看看这个函数到底做了什么东西：

 

  1. /**
  2.   * @brief  Setup the microcontroller system.
  3.   * @param  None
  4.   * @retval None
  5.   */
  6. void SystemInit (void)
  7. {
  8. /*!< Set MSION bit */
  9.   RCC->CR |= (uint32_t)0x00000100U;
  11.   /*!< Reset SW[1:0], HPRE[3:0], PPRE1[2:0], PPRE2[2:0], MCOSEL[2:0] and MCOPRE[2:0] bits */
  12.   RCC->CFGR &= (uint32_t) 0x88FF400CU;
  14.   /*!< Reset HSION, HSIDIVEN, HSEON, CSSON and PLLON bits */
  15.   RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFF6U;
  17.   /*!< Reset HSI48ON  bit */
  18.   RCC->CRRCR &= (uint32_t)0xFFFFFFFEU;
  20.   /*!< Reset HSEBYP bit */
  21.   RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFFU;
  23.   /*!< Reset PLLSRC, PLLMUL[3:0] and PLLDIV[1:0] bits */
  24.   RCC->CFGR &= (uint32_t)0xFF02FFFFU;
  26.   /*!< Disable all interrupts */
  27.   RCC->CIER = 0x00000000U;
  29.   /* Configure the Vector Table location add offset address ------------------*/
  30. #ifdef VECT_TAB_SRAM
  31.   SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM */
  32. #else
  33.   SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH */
  34. #endif
  35. }

 

　　从上面的代码可以看到，这个函数主要是做了时钟的初始化和中断初始化，还有就是中断向量表的映射，就是最后那一段代码

　　

　　再看看FLASH_BASE 和 VECT_TAB_OFFSET的定义：

　　

　　

 　　哈哈，这里默认映射的地址就是FLASH的初始地址，所以只要将其改成我们程序的起始地址就行了: SCB->VTOR = 0x08002000

　　编译，运行，下载，完美运行！

　　程序跳转完成，对于bootloader来说也就完成了一大半。剩下的就是根据自己的需求去完善相应功能了，比如我的在线升级功能，就要在bootloader里做固件接收和校验的功能。这里有一点需要特别注意的是，跳转程序之前最好把你用到的中断都关了，不然跳转之后的程序没有对应的中断处理函数，那就又可能使得程序进入死循环中。

 

  1.  

 

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