4. Bootloader 核心设计：启动模式判断、版本校验、跳转逻辑、看门狗喂狗策略

这一章，我们聊聊 Bootloader 最核心的几个动作。说白了，就是芯片上电后，Bootloader 怎么决定下一步该干什么。

我刚开始做 Bootloader 的时候，觉得这玩意儿不就是跳转一下嘛。后来踩了几个坑才明白——启动模式判断、版本校验、跳转逻辑、看门狗喂狗，这四个环节环环相扣，任何一个出问题，设备都可能变砖。

4.1 启动模式判断：上电后第一件事

芯片复位后，Bootloader 最先跑起来。它得先搞清楚：我是该去升级固件，还是直接启动现有程序？

判断依据通常有三种：

• 外部引脚电平：比如检测某个 GPIO 是否被拉低。我在项目里常用这个做强制升级入口。
• 标志位检查：在备份区或特定 RAM 地址存一个魔法数。应用层可以主动写标志，告诉 Bootloader 下次启动要升级。
• 版本区有效性：如果两个区都有效，按优先级选；如果都无效，进入等待升级模式。

你想想看，如果只依赖标志位，万一应用层崩溃了写不了标志，设备就永远升不了级了。所以物理引脚是最后的保底手段。

4.2 版本校验：别让旧固件覆盖新固件

版本校验不只是比大小。我见过不少方案，只比较主版本号，结果副版本号或修订号不一致，导致回退时覆盖了更新的固件。

我的做法是这样的：

1. 版本号结构：主版本号 + 副版本号 + 修订号 + 编译时间戳。时间戳用来做最终裁决。
2. 校验规则：先比主版本，再比副版本，最后比修订号。如果都一样，取时间戳最新的那个。
3. 完整性校验：用 CRC32 或 SHA256 对整个固件区做校验。校验通过才算版本有效。

版本校验的流程，我画了张图，你看一眼就明白了：

4.3 跳转逻辑：从 Bootloader 到应用的最后一跳

跳转看起来简单，不就是改 PC 指针嘛。但这里有几个细节，不注意就会出问题。

标准的跳转流程是这样的：

/* 跳转到应用区 */
typedef void (*app_entry_t)(void);

void jump_to_app(uint32_t app_addr)
{
    uint32_t stack_addr;
    app_entry_t entry;
    
    /* 1. 关闭全局中断 */
    __disable_irq();
    
    /* 2. 关闭外设时钟（关键！） */
    deinit_all_peripherals();
    
    /* 3. 恢复系统时钟到默认状态 */
    SystemClock_Config_Default();
    
    /* 4. 读取向量表 */
    stack_addr = *(volatile uint32_t *)app_addr;
    entry = (app_entry_t)(*(volatile uint32_t *)(app_addr + 4));
    
    /* 5. 设置主栈指针 */
    __set_MSP(stack_addr);
    
    /* 6. 设置向量表偏移（Cortex-M 系列） */
    SCB->VTOR = app_addr;
    
    /* 7. 跳转 */
    entry();
    
    /* 不会返回 */
}

另外，向量表偏移（VTOR）的设置也很关键。Cortex-M0/M0+ 不支持 VTOR，需要用其他方式重映射。嗯，这个后面讲具体芯片适配时会细说。

4.4 看门狗喂狗策略：别让 Bootloader 被复位

看门狗是嵌入式系统的最后一道防线。但在 Bootloader 里，喂狗策略要特别小心。

我总结了几条原则：

• 原则一：Bootloader 启动后立即喂一次狗，确保有足够的时间做初始化。
• 原则二：在耗时操作（如擦除 Flash、校验固件）中，分段喂狗。比如每擦除一个扇区就喂一次。
• 原则三：跳转到应用前，把看门狗配置恢复到默认状态。否则应用可能因为不知道看门狗已开启而不断复位。

喂狗的时机，我一般这样安排：

阶段	操作	喂狗时机
启动初始化	时钟、GPIO、UART 初始化	初始化完成后立即喂狗
版本校验	读取 Flash、计算 CRC	每校验 64KB 喂一次
固件下载	接收数据、写入 Flash	每收到一包数据后喂狗
固件擦除	擦除旧固件扇区	每擦除一个扇区喂一次
跳转前	关闭外设、恢复时钟	跳转前最后一次喂狗

你想想看，如果擦除 Flash 时不喂狗，看门狗超时复位，Bootloader 又从头开始——这不就成了死循环了吗？

4.5 把这些串起来：完整的启动流程

好了，我们把上面四个环节串起来，看看完整的启动流程是什么样的：

1. 上电复位：Bootloader 开始执行。
2. 喂狗初始化：配置看门狗，第一次喂狗。
3. 启动模式判断：检查引脚、标志位，决定是升级还是启动。
4. 版本校验：如果启动，比较 A/B 区的版本和 CRC，选出正确的区。
5. 跳转准备：关闭中断、外设、恢复时钟。
6. 最后一次喂狗：确保跳转前看门狗不会复位。
7. 跳转：设置向量表，跳转到应用入口。