📚 课程目录第1章 Bootloader基础框架搭建

1. Bootloader基础框架搭建

任务目标

本案例实现一个基于STM32F103系列MCU的最小Bootloader框架，包含三个核心能力：启动代码初始化、中断向量表重映射、以及从Bootloader跳转到应用程序。最终通过串口打印和LED翻转验证跳转是否成功。

环境依赖

硬件：STM32F103C8T6最小系统板（蓝丸），板载LED接PC13，USART1接PA9/PA10
软件：STM32CubeIDE 1.13+ 或 Keil MDK 5.30+，STM32标准外设库或HAL库均可
应用区起始地址：0x08008000（Bootloader占用前32KB）

关键完整代码

// main.c - Bootloader主程序
#include "stm32f1xx_hal.h"

#define APP_ADDRESS 0x08008000U
#define APP_FLAG_ADDR 0x20000000U  // RAM中跳转标志

typedef void (*pFunction)(void);

// 跳转标志写入（由应用层在复位前设置）
void SetJumpFlag(void) {
    *(__IO uint32_t*)APP_FLAG_ADDR = 0xDEADBEEF;
}

// 跳转至应用程序
void JumpToApp(void) {
    pFunction app_entry;
    uint32_t app_stack = *(volatile uint32_t*)APP_ADDRESS;
    
    // 检查栈顶地址合法性（RAM范围0x20000000-0x20010000）
    if ((app_stack & 0x2FFE0000) != 0x20000000) {
        Error_Handler();
    }
    
    // 设置MSP为应用栈顶
    __set_MSP(app_stack);
    
    // 获取复位向量并跳转
    app_entry = (pFunction)(*(volatile uint32_t*)(APP_ADDRESS + 4));
    app_entry();
}

int main(void) {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    
    // 初始化LED和串口
    LED_Init();
    UART_Init();
    
    // 检查跳转标志
    if (*(__IO uint32_t*)APP_FLAG_ADDR == 0xDEADBEEF) {
        // 清除标志并跳转
        *(__IO uint32_t*)APP_FLAG_ADDR = 0;
        HAL_UART_Transmit(&huart1, "Jump to APP...\r\n", 17, 100);
        HAL_Delay(10);
        JumpToApp();
    }
    
    // Bootloader主循环（无应用时运行）
    while (1) {
        HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin);
        HAL_UART_Transmit(&huart1, "Bootloader running...\r\n", 24, 100);
        HAL_Delay(500);
    }
}

// system_stm32f1xx.c - 中断向量表重映射（关键片段）
// 在SystemInit()函数末尾添加：
void SystemInit(void) {
    // ...原有代码...
    
    // 若当前运行在Bootloader且需要重映射到APP
    if ((*(volatile uint32_t*)APP_FLAG_ADDR) == 0xDEADBEEF) {
        // 设置向量表偏移（仅适用于具有VTOR的Cortex-M3 r2p1+）
        SCB->VTOR = APP_ADDRESS;
    }
}

链接脚本配置

/* STM32F103C8Tx_FLASH.ld - Bootloader链接脚本关键修改 */
MEMORY
{
  FLASH (rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 32K  /* Bootloader占前32KB */
  RAM (xrw)  : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 20K
}

运行与验证

编译并烧录Bootloader到0x08000000（默认烧录地址）
打开串口助手（115200-8-N-1），复位开发板，应周期性收到Bootloader running...
在应用工程中调用SetJumpFlag()后执行软复位（NVIC_SystemReset），Bootloader检测到标志后跳转至0x08008000
跳转成功标志：串口输出Jump to APP...后，LED翻转频率变化（应用区程序控制）

通过判定标准

Bootloader独立运行时LED以2Hz翻转，串口持续输出提示信息
设置跳转标志并复位后，程序能进入应用区执行（应用区LED闪烁频率不同）
若应用区无效（栈顶地址非法），Bootloader不跳转并继续运行自身循环

常见问题

跳转后死机：检查应用工程中断向量表偏移是否设置为0x08008000，且编译链接地址正确
外设初始化冲突：跳转前需反初始化Bootloader使用的外设（HAL_UART_DeInit等），避免应用初始化失败
VTOR不可用：Cortex-M3 r2p0及更早版本需在启动文件中手动复制向量表到RAM并重映射

上述SVG展示了Bootloader与应用程序在Flash中的分区布局，以及跳转时的关键执行步骤。Bootloader占用低地址区（含中断向量表），应用区从0x08008000开始，跳转时需重新定位栈指针和入口地址。