📚 课程目录第1章安全启动威胁建模与资产识别

1. 安全启动威胁建模与资产识别

任务目标

编写一个最小Bootloader，在开发板上电后完成必要的硬件初始化，通过串口输出启动信息，并进入主循环等待后续命令。本案例以STM32F103系列MCU为硬件平台，使用标准外设库实现，重点验证芯片上电复位后代码能够正确执行、时钟与串口外设能够正常初始化，以及数据能够通过串口发送至PC终端。

环境与依赖

硬件：STM32F103C8T6最小系统板（蓝色药丸板），USB转TTL串口模块
软件：Keil MDK-ARM 5.x 或以上版本，STM32标准外设库V3.5
连接：PA9（USART1_TX）→ 串口模块RX，PA10（USART1_RX）→ 串口模块TX，GND共地
串口终端参数：115200-8-N-1

完整实现代码

#include "stm32f10x.h"

/* 启动信息字符串 */
const char boot_msg[] = "\r\n=== Minimal Bootloader v1.0 ===\r\n"
                        "System Clock: 72MHz\r\n"
                        "USART1 Ready. Waiting for command...\r\n";

/* 简单延时函数，基于SysTick或空循环 */
static void delay_ms(uint32_t ms)
{
    uint32_t i;
    for (i = 0; i < ms * 4000; i++) {
        __NOP();
    }
}

/* USART1 GPIO与外设初始化 */
static void USART1_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

    /* 使能GPIOA与USART1时钟 */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

    /* PA9: TX 推挽复用输出 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    /* PA10: RX 浮空输入 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    /* USART1 配置：115200, 8数据位, 1停止位, 无校验 */
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_RX | USART_Mode_TX;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

/* 发送单个字符 */
static void USART1_SendChar(uint8_t ch)
{
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
    USART_SendData(USART1, ch);
}

/* 发送字符串 */
static void USART1_SendString(const char *str)
{
    while (*str) {
        USART1_SendChar((uint8_t)*str++);
    }
}

/* 主函数 */
int main(void)
{
    /* 设置中断向量表偏移（若从SRAM启动或Bootloader位于0x08000000则无需设置） */
    /* 本案例直接从Flash启动，无需设置VTOR */

    /* 系统时钟配置为72MHz（使用外部8MHz晶振） */
    SystemInit();

    /* 初始化串口 */
    USART1_Init();

    /* 延时等待电源稳定 */
    delay_ms(100);

    /* 输出启动信息 */
    USART1_SendString(boot_msg);

    /* 主循环：等待后续命令（当前为空操作） */
    while (1) {
        /* Bootloader主循环，可在此添加命令解析 */
    }
}

编译与烧录

在Keil中新建工程，选择芯片型号STM32F103C8
添加上述代码文件，并包含标准外设库头文件路径
工程配置中定义STM32F10X_MD宏，选择USE_STDPERIPH_DRIVER
编译生成HEX文件，通过ST-Link或串口ISP烧录至开发板

验证方法与通过标准

将开发板PA9/PA10与USB转TTL模块连接，打开PC端串口终端（如PuTTY、SSCOM），设置波特率115200、8数据位、1停止位、无校验。给开发板上电复位，观察串口终端是否收到以下预期输出：

=== Minimal Bootloader v1.0 ===
System Clock: 72MHz
USART1 Ready. Waiting for command...

通过条件：串口终端完整显示上述三行启动信息，且无乱码。若输出乱码，检查波特率设置与晶振频率是否匹配（本代码基于8MHz外部晶振，若使用其他晶振需修改SystemInit配置）。若完全无输出，检查PA9/PA10接线是否交叉连接、串口模块供电是否正常、代码是否成功烧录。

常见问题

无输出：检查BOOT0/BOOT1跳线是否从Flash启动，确认烧录地址为0x08000000
乱码：确认串口终端波特率与代码一致，检查外部晶振是否为8MHz
编译报错：确认已添加标准外设库源文件，并在C/C++选项卡中正确包含头文件路径