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[嵌入式]bootloader的原理分析

目录

1.基础篇

1.1 bootloader实现五步曲

1.1.1 定协议

1.1.2 定分区

1.1.3?flash操作驱动实现

1.1.4?app标志位定义

1.1.5 跳转

1.2 基础篇总结


1.基础篇

1.1 bootloader实现五步曲

1.1.1 定协议

? ? ? ? 单帧数据:帧头,帧尾,帧大小,帧校验;

? ? ? ? 单包数据(多帧):包起始帧,包大小帧,包数据帧,包校验帧;

? ? ? ? 整包数据(多包):起始帧,结束帧,整包校验帧;

1.1.2 定分区

? ? ? ? bootloader分区:boot程序存储区,通常0x8000000开始

? ? ? ? 数据存储取:标志位等固件基本信息存储区,通常在boot分区和app分区中间;

? ? ? ? app分区:app程序存储区,前面两个分区留足空间后,剩下的即可定义为app区;

1.1.3?flash操作驱动实现

? ? ? ? flash的读,写,擦除方法实现;

? ? ? ? 读:读取保存在flash中的一些基本信息(如标志信息,crc校验值,固件基本信息等);

? ? ? ? 写:将接收到的bin文件数据写到app的flash分区;写固件的基本信息;

? ? ? ? 擦除:升级起始阶段,擦除app分区数据等;

1.1.4?app标志位定义

? ? ? ? 一、存储在flash中:该方法目前较普遍的处理逻辑是,将标志位存在bootloader分区和app分区中间的某一块可单独擦除的区域,当升级成功就把该标志位置为1。该方法优点是逻辑简单;缺点是未走升级流程时标志位不置1,当然可以通过单步调试的方法使标志位置1。

? ? ? ? 二、存储在ram中:该方法需要在app中设置对应ram地址数值;灵活性较高,不论是烧录的程序还是升级成功的固件都能正常跳转。需要注意的是bootloader和app都要避开对该部分ram空间的操作(即用keil重设ram的起始地址)。

1.1.5 跳转

? ? ? ? boot跳转到app,可以说是bootloader中最核心的技能,基本功能可按如下步骤实现:

? ? ? ? 一、关闭全部中断;

? ? ? ? 二、获取app入口函数地址(即app分区起始地址+4);

? ? ? ? 三、将app入口地址赋值给函数指针*start_app;

? ? ? ? 四、设置主栈地址(即app分区起始地址中存储的地址);

? ? ? ? 五、调用app入口函数start_app();

注意,这几个步骤是有先后顺序的。想想为什么?

????????一,在跳转前关闭全部中断是为了防止程序运行出错。因为这5个步骤没有重设中断向量表,所以当调用start_app()之后,设置中断向量表之前,用的还是bootloader的中断。

? ? ? ? 二和三,是为了获取app入口函数地址,一定要在设置主栈地址之前获取。如果设置主栈地址后再去获取app起始地址会出错。因为start_app是在boot中声明的变量,即用boot的栈申请的内存,如果更改了主栈地址后再更改start_app的值,则会用到app中栈的地址,所以会出现内存使用错误。

? ? ? ? 四,跳转之前准备好主栈地址,是因为在在入口函数时就可能会出现NMI或其它fault,就需要使用堆栈。

? ? ? ? 五,主动调用进入app的函数,执行跳转到app。

1.2 基础篇总结

? ? ? ? 按上面的步骤就能实现拥有基本功能的bootloader了,大多数场景都能适用。

? ? ? ? 另外,app也要按照约定的地址在keil里面设置好。

????????但是按照该方法实现的bootloader还是存在缺陷的,如下几个问题可以深思一下:

? ? ? ? 一、当升级到一半时,中断升级会发生什么?

? ? ? ? 二、当升级失败时,能不能复原原来的程序?

? ? ? ? 三、当使用usb作为通信接口时,上面步骤是否还适用?

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加:2022-07-21 21:42:18  更:2022-07-21 21:42:25 
 
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