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作者 | strongerHuang
微信公众号 | strongerHuang
前面给大家分享过Bootloader从应用角度执行的相关文章，今天从底层原理来给大家描述ARM处理器如何编写Bootloader，以及底层流程。
关于Bootloader
Bootloader顾名思义就是引导加载程序，是在操作系统或应用程序运行之前的一段程序，是在系统上电后执行的一段程序代码。
BootLoader是严重地依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式平台。因此，在嵌入式平台里建立一个通用的BootLoader几乎是不可能的。尽管如此，我们仍然可以对bootloader归纳出一些通用的概念来，以指导用户特定的BootLoader设计与实现。
---来源百度百科
Bootloader在手机、电脑、众多嵌入式系统中都存在，它的作用有很多，比如：初始化底层应用驱动、加载应用程序、更新应用程序等。
不同的设备，Bootloader可能差异很大，通常来说Bootloader比较依赖底层硬件和实际项目需求。
如何编写bootloader
bootloader是一段引导加载程序代码，它更新用户的应用程序代码，可以使用很多硬件下载通道（例如USB、网络端口）获得新代码。
在执行引导ROM之后，将执行bootloader程序，并在需要时进行更新，然后执行最终用户应用程序。
引导加载程序和用户应用程序应作为两个独立的Project或Object进行编写和编译，从而产生两个独立且可执行的（bin/hex）文件。
引导加载程序的主要任务是在必要时对用户应用程序进行重新编程/替换，并跳转至用户应用程序以执行该程序，应用程序不一定需要知道引导加载程序的存在。
引导加载程序通常位于芯片闪存基址，下面通过一张图来描述内存和Flash代码映射关系：
有很多方法可以引导bootloader进入编程模式，以将用户应用程序重新编程到Flash中，或者直接跳转到现有的用户应用程序来执行。最简单的方法是检查GPIO引脚以确定是否应进入编程模式。
大多数芯片供应商为用户提供了一种方便的方式，例如 ISP 和 IAP 接口，bootloader将使用它们来更新闪存内容。
当Flash内容已更新或已经是最新时，引导加载程序将跳转到用户应用程序。在执行用户应用程序之前，这需要许多步骤：
1.确保CPU处于特权模式。
2.禁用NVIC中所有启用的中断。
3.禁用所有可能产生中断请求的使能外设，并清除这些外设中的所有未使用中断标志。
4.清除NVIC中所有未使用的中断请求。
5.禁用SysTick并清除其异常挂起位。
6.如果引导加载程序使用了单个故障处理程序，请禁用它们。
7.如果发现内核当前与PSP一起运行，则激活MSP（由于编译器可能仍在使用堆栈，因此在此之前需要将PSP复制到MSP）。
8.将用户应用程序的向量表地址加载到SCB-> VTOR寄存器中。确保地址符合对齐要求。
9.最后一部分是将MSP设置为用户应用程序向量表中找到的值，然后将用户应用程序的重置向量值加载到PC中，也就是跳转功能。
比如通过调用下面的示例BootJump（）这样的函数来完成此操作：
static void BootJump(uint32_t *Address)
{
//1.确保CPU处于特权模式。
if( CONTROL_nPRIV_Msk & __get_CONTROL())
{ /* not in privileged mode */
EnablePrivilegedMode() ;
}
//2.禁用NVIC中所有启用的中断。
Disable_All_Peripherals();
//3.禁用所有可能产生中断请求的使能外设，并清除这些外设中的所有未使用中断标志。
NVIC->ICER[ 0 ] = 0xFFFFFFFF;
NVIC->ICER[ 1 ] = 0xFFFFFFFF;
NVIC->ICER[ 2 ] = 0xFFFFFFFF;
NVIC->ICER[ 3 ] = 0xFFFFFFFF;
NVIC->ICER[ 4 ] = 0xFFFFFFFF;
NVIC->ICER[ 5 ] = 0xFFFFFFFF;
NVIC->ICER[ 6 ] = 0xFFFFFFFF;
NVIC->ICER[ 7 ] = 0xFFFFFFFF;
//4.清除NVIC中所有未使用的中断请求。
NVIC->ICPR[ 0 ] = 0xFFFFFFFF;
NVIC->ICPR[ 1 ] = 0xFFFFFFFF;
NVIC->ICPR[ 2 ] = 0xFFFFFFFF;
NVIC->ICPR[ 3 ] = 0xFFFFFFFF;
NVIC->ICPR[ 4 ] = 0xFFFFFFFF;
NVIC->ICPR[ 5 ] = 0xFFFFFFFF;
NVIC->ICPR[ 6 ] = 0xFFFFFFFF;
NVIC->ICPR[ 7 ] = 0xFFFFFFFF;
//5.禁用SysTick并清除其异常挂起位。
SysTick->CTRL = 0;
SCB->ICSR |= SCB_ICSR_PENDSTCLR_Msk;
//6.如果引导加载程序使用了单个故障处理程序，请禁用它们。
SCB->SHCSR &= ~( SCB_SHCSR_USGFAULTENA_Msk | \
SCB_SHCSR_BUSFAULTENA_Msk | \
SCB_SHCSR_MEMFAULTENA_Msk ) ;
//7.如果发现内核当前与PSP一起运行，则激活MSP
if( CONTROL_SPSEL_Msk & __get_CONTROL())
{ /* MSP is not active */
__set_MSP( __get_PSP()) ;
__set_CONTROL( __get_CONTROL() & ~CONTROL_SPSEL_Msk);
}
//8.将用户应用程序的向量表地址加载到SCB-> VTOR寄存器中。
SCB->VTOR = ( uint32_t )Address ;
//9.跳转
BootJumpASM( Address[ 0 ], Address[ 1 ]);
}再次说明bootloader与底层硬件和实际需求有关，以上代码仅供参考，主要是提供思路，方便大家理解。
如果还不能理解，建议结合bootloader实际项目进行理解，比如之前给大家分享过的：STM32官方IAP例程详细说明
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