STM32 如何将 BootLoader 和 App 代码整合成一个工程

STM32的BootLoader与App代码整合是为了在应用程序更新时可以更容易地进行烟花处理。整合这两部分代码的关键步骤包括：确保两个程序之间的内存区域不重叠、配置链接脚本以放置BootLoader和App在正确的内存地址、在BootLoader中添加跳转至App的代码、以及在App代码中添加识别和运行BootLoader的机制。其中，链接脚本的正确配置是详细展开描述的重点，因为它直接决定了代码如何被放置在微控制器的内存中，同时保证BootLoader能够正确地调用App代码。

一、内存分配规划

首先，需要在STM32上为BootLoader和App代码规划不同的内存分区。BootLoader需要占据固件的起始部分，因为在STM32启动时，CPU首先执行存放在闪存起始地址的指令。App代码则放置在BootLoader之后的内存区域。

分区规划的重要性

内存分区的规划对于整合工程至关重要。正确的分区可以确保BootLoader不会覆盖App代码，反之亦然。这通常通过配置链接器脚本来实现，并且在系统启动时要根据分区来跳转执行。

如何规划

需要为BootLoader和App指定不同的起始地址和大小。以STM32F103为例，可以将BootLoader放在0x08000000地址起始的32KB空间内，而将App放在0x08008000起始的其余空间。这样BootLoader有足够的空间进行启动和更新固件的操作，而App则有更多的空间进行日常运行。

二、链接脚本配置

在配置链接脚本时，必须确保BootLoader和App分别位于规划好的内存地址。

BootLoader的链接脚本

BootLoader的链接脚本应当确保它的代码和数据是被放置在规定的BootLoader区域内。这通常涉及到设置FLASH和RAM的起始地址和大小，确保BootLoader不会溢出其分配的内存空间。

App的链接脚本

同样，App的链接脚本需要设置其FLASH和RAM的起始地址，与BootLoader的分区不冲突。App的向量表也需要重新定位到App的起始地址，以保证中断和异常能够正确地被处理。

三、BootLoader中的跳转代码

BootLoader在完成自身的固件更新任务后，需要跳转到App代码执行。这通常通过读取App区域的向量表来实现，确保CPU跳转到App的正确入口处执行。

实现跳转的函数

实现跳转通常通过编写一个专门的函数，该函数加载App区域向量表的地址，将其设置到MCU的寄存器中，然后跳转到App的入口点。

安全性检查

在跳转之前，BootLoader应当进行必要的安全性检查，比如验证App区域的代码完整性，以确保跳转过程的安全可靠。

四、App代码的BootLoader支持

App代码需要在启动时判断是否需要进入BootLoader模式。如果是固件更新需求，App应该能够执行一系列动作来重启并进入BootLoader。

进入BootLoader的机制

通常可以在App中检测某个特定的标志位或者按键输入，确认是否有固件更新的需求，如果需要，则跳转到BootLoader区域的入口执行。

标志位的设置

App固件更新时，可以通过在特定的内存地址写入一定的值作为标志位，BootLoader启动时检测该标志位，以决定是否保持在BootLoader模式。

五、整合工程的测试和验证

完成BootLoader和App代码的整合后，需要进行全面的测试和验证，以确保整个系统的稳定性和可靠性。

测试计划

需要制定详细的测试计划，包括启动流程验证、固件更新过程的正确性，以及App的功能测试。

验证方法

测试可以使用调试器工具进行单步跟踪，观察BootLoader与App之间的跳转是否正确。同时也要在不同的启动场景下进行系统复位，确保系统可以稳定运行。

通过上述详细步骤的规划和实施，STM32的BootLoader和App代码可以成功整合成一个完整的工程，为固件更新和应用程序的平滑升级提供支持。这样的整合既提高了系统的灵活性，也增强了系统的可维护性。

相关问答FAQs：

如何在STM32中将BootLoader和App代码整合成一个工程？

首先，你需要了解STM32芯片的内部存储器布局。通常，STM32芯片包含Flash存储器和BootLoader区域。
问题1：如何创建一个包含BootLoader和App代码的工程？
- 首先，创建一个新的工程，并将STM32的启动文件和设备文件添加到工程中。
- 其次，将BootLoader代码和App代码分别放置在不同的文件夹中。确保每个部分都有自己的头文件和源文件。
- 然后，在工程设置中配置BootLoader和App代码的编译选项，例如编译器标志和宏定义等。
- 最后，将BootLoader和App代码的输出文件（.bin或.hex）链接到一起，生成一个可执行的程序。
问题2：如何在STM32芯片上运行整合的BootLoader和App代码？
- 首先，将生成的可执行程序烧录到STM32芯片的Flash存储器中。
- 其次，将BootLoader代码的复位向量设置为BootLoader区域的起始地址。这样，当芯片复位时，将会自动执行BootLoader代码。
- 接下来，编写一个函数，用于跳转到App代码的起始地址。该函数应该由BootLoader调用，并将控制权交给App代码。
- 最后，将App代码的入口地址设置为Flash存储器中App程序的起始地址。当BootLoader调用跳转函数时，App代码将开始运行。
问题3：如何进行BootLoader和App代码的通信？
- 首先，你可以使用一些特定的规约或协议来实现BootLoader和App代码之间的通信。例如，通过串口、CAN总线或USB等进行通信。
- 其次，你需要定义一些协议和命令，以允许BootLoader和App代码之间进行交互和传输数据。
- 接下来，你可以在BootLoader代码中添加必要的功能，如固件更新、擦除Flash等。App代码可以通过特定的命令来触发这些功能。
- 最后，你可以使用BootLoader代码来验证App代码的完整性和正确性，以确保只有合法的App代码才能被执行。