如何给ARM写一个Bootloader

Bootloader是一小段允许用户更新应用程序的代码,它可以从其他下载通道(USB或网络端口)获得新的用户应用程序代码,在代码启动后后,先执行Boot程序,并在需要的时候进行更新,然后最终跳转到用户应用程序执行。

Bootloader需要和用户程序分别在不同的Keil工程中编辑和编译,最终生成两个单独的可执行程序,bootloader的主要任务是重新写入用户程序,如果需要的话,也可以直接挑战到用户程序执行。用户应用程序不需要知道Bootloader的执行细节。

Bootloader程序一般放置在芯片flash的初始地址,这样当CPU复位后首先运行的是Bootloader。下图是一个用户程序和bootloader的典型存储分配。

有很多方式可以管理bootloader进入编程模式来把用户程序重编程进flash,或者简单的跳转并执行用户应用程序。最简单的办法是通过检查一个GPIO口的点评来决定是否进入编程模式。

大部分芯片供应商提供用户非常方便的接口,例如ISP(In-Systerm Programming) 和 IAP(In-Application Programming)接口,可以被bootloader用来更新flash内容。

1、 首先确认CPU运行在特权模式

函数EnablePrivilegedMode( )用来触发SVC中断,并自动进入异常处理状态(异常处理状态只能在特权模式中执行),清除CONTROL寄存器中的nPRIV位,这个清除操作只能在特权模式模式中进行,请参看 如何给ARM写好一个SVC功能

2、禁用NVIC中所有的使能的中断。

3、禁用所有可能产生中断请求的外设,并清除所有等待响应的中断标志,因为外设中断时因为特定芯片而各不相同的,请参考芯片的文档来正确的清除外设中断。

4、清除NVIC中所有的中断请求。

5、如果在bootloader中使用了的话,请禁用SysTick并清除其等待位。

6、禁用bootloader中使用的其他错误异常。

7、激活主栈指针MSP,若当前核心运行在特权栈指针PSP,因为编译器会继续使用PSP,所以在激活MSP之前需要将PSP的值复制到MSP中。

8、加载用户代码中断向量表的地址到SCB->VTOR中,请确定该地址符合内存对齐要求。在一些特别的芯片系列,如NXP4300系列,会有一个shadow pointer的影子指针,它也必须更新到这个新地址,具体请参考芯片的手册。

9、最后的步骤是将主栈指针MSP的值设为用户代码中断向量表中的栈地址值,并加载用户代码中断向量表的地址到PC寄存器中,这不能在C代码中完成,可以调用一小段汇编代码实现。

这时程序流就跳转成功,并不会返回原来的地址。

这就是函数BootJump()的最后实现。

注意:由于BootJumpASM()的汇编实现依赖于不同的编译器,因此该函数的实现在不同版本的编译器中有不同的实现方式:

ARMCC 5:

ARMCC 6:

使用宏来定义用户代码的位置,并调用上文实现的跳转函数来实现boot到App的跳转。

现在,往芯片的flash中烧入两个程序,为了debug跳转过程,请使用反汇编窗口来确认指令的地址。

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