📚 课程目录第1章最小Bootloader

1. 最小Bootloader

任务目标

在STM32F103C8T6最小系统板上，编写一个不依赖任何库函数的最简Bootloader：上电后完成必要的硬件初始化（时钟、GPIO），然后点亮板载LED并进入死循环。该案例用于验证裸机启动流程的基本框架——从复位向量到C入口函数的完整链路。

硬件与依赖

硬件：STM32F103C8T6开发板（蓝色Pill板），板载LED接PC13（低电平点亮）
工具链：arm-none-eabi-gcc、OpenOCD、ST-Link调试器
无需任何HAL/标准库，纯寄存器操作

启动流程要点

STM32上电后从0x08000000读取初始SP，从0x08000004读取复位向量并跳转执行。本例的startup.s完成栈指针设置后直接跳入main()，不复制数据段（无全局变量）、不初始化BSS（无未初始化全局变量），保持最小启动链路。

完整代码

文件1：startup.s（复位向量与启动入口）

.syntax unified
.cpu cortex-m3
.thumb

.section .isr_vector
.word _estack          @ 初始栈顶（由链接脚本提供）
.word Reset_Handler    @ 复位向量

.section .text
.thumb_func
.global Reset_Handler
Reset_Handler:
    ldr sp, =_estack   @ 确保栈指针正确
    bl main
    b .                 @ 死循环（main不应返回）

.section .text
.thumb_func
.global main
main:
    @ 使能 GPIOC 时钟（RCC_APB2ENR 地址 0x40021018，bit4）
    ldr r0, =0x40021018
    ldr r1, [r0]
    orr r1, r1, #(1 << 4)
    str r1, [r0]

    @ 配置 PC13 为推挽输出（GPIOC_CRH 地址 0x40011004）
    @ PC13 对应 CRH 的 bit20-23，设置 MODE=10(2MHz), CNF=00(推挽)
    ldr r0, =0x40011004
    ldr r1, [r0]
    bic r1, r1, #(0xF << 20)
    orr r1, r1, #(0x2 << 20)
    str r1, [r0]

    @ 点亮 LED：PC13 输出低电平（ODR 地址 0x4001100C，bit13）
    ldr r0, =0x4001100C
    ldr r1, [r0]
    bic r1, r1, #(1 << 13)
    str r1, [r0]

loop:
    b loop

文件2：linker.ld（最小链接脚本）

ENTRY(Reset_Handler)

MEMORY
{
    FLASH (rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 64K
    RAM (rwx)  : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 20K
}

SECTIONS
{
    .isr_vector :
    {
        KEEP(*(.isr_vector))
    } > FLASH

    .text :
    {
        *(.text*)
    } > FLASH

    _estack = ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM);
}

编译与烧录

# 编译（生成elf）
arm-none-eabi-gcc -mcpu=cortex-m3 -mthumb -nostdlib \
  -T linker.ld startup.s -o bootloader.elf

# 生成hex（用于烧录）
arm-none-eabi-objcopy -O ihex bootloader.elf bootloader.hex

# 通过ST-Link烧录
openocd -f interface/stlink.cfg -f target/stm32f1x.cfg \
  -c "program bootloader.elf verify reset exit"

验证方法

烧录后按下开发板复位键，观察板载LED（PC13）是否点亮。
若LED常亮，说明启动链路完整：复位向量正确→栈初始化→main执行→GPIO配置成功。
若LED不亮，依次检查：
- 烧录是否成功（OpenOCD输出无error）
- 链接脚本中_estack是否指向RAM末尾（0x20005000）
- 代码中GPIO时钟是否已使能（遗漏则写CRH无效）

预期结果：PC13输出低电平，LED点亮并保持常亮。该结果由代码逻辑直接确定——只要复位后能执行到bic r1, r1, #(1 << 13)且时钟已使能，LED必然点亮。

常见问题

LED不亮且调试器连不上：检查BOOT0引脚是否拉低（应从Flash启动），以及ST-Link接线是否正确。
编译报错“undefined symbol: _estack”：确认链接脚本已通过-T参数传入，且_estack定义在SECTIONS之外。
烧录后无反应但调试正常：在main入口设断点，单步确认是否进入；若未进入，检查复位向量表是否被链接到0x08000000起始位置。