设计自己的Bootloader（1）-------- Cortex M3与M4的上电启动过程_cortex m 上电

设计自己的Bootloader（1）-------- Cortex M3与M4的上电启动过程

最近笔者闲来无事打算设计自己的一个Bootloader程序,然后开了这个系列，记录在学习过程各个要点

关于Bootloader的定义

操作系统内核运行之前运行的一段小程序

以上是来自百度定义，很明显好像和我们想象不太一样，因为大多数时候Bootloader都是来下载程序，那为什么和引导程序有关系呢？

一下是 AT32 的 AN0001 中对Bootloader(也称IAP)的过程描述：

是不是看的一脸懵逼？没事，我刚开始看到时候也懵逼。该过程也可以被描述为一下阶段：

• 1.上电进入Bootloader程序
• 2.检测是否有刷新APP(你的应用程序)的标志
• 3.有则通过通讯接口(USB,串口,CAN等)下载,没有则跳转应用APP
• 4.在应用APP中检测是否有升级相关的信息出现,如果出现，则复位系统

接着就来讲讲今天的重点

Cortex M3与M4的上电启动过程

该图取自 AT32 寄存器手册中，关于系统上电过程，实际上不只是AT32，STM32，GD32等，这些Coretx M3与M4内核的芯片的上电过程都差不多，复位之后的步骤：

• 从地址0x0000_0000开始获取4个字节，赋值给MSP(主栈指针)
• 从地址0x0000_0004开始获取4个字节，赋值给PC(程序计数器)

通过对 AT32f421 进行Debug调试可以查看到，在地址0x0000_0000处存放的是0x2000_0E80(高地址在高位)传递给了R13(MSP,主栈指针)，在地址0x0000_0004存放的0x0800_0169传递给了R15(PC,程序计数器)？

但是大家可能会好奇，为什么明明是0x0800_0169，但是R15里面是0x0800_0168呢？

但是在启动流程图中，第二条已经说明：

这个值是复位向量， LSB必须是1。然后从这个值所对应的地址处取指。

所以在这个地址应该是0x0800_0168，只不过LSB被强制置1，变成了0x0800_0169。

但是0x0800_0168到底是什么呢？

根据查看，Reset_Handler(复位中断入口)的的函数的入口地址就是0x0800_0168，也就是说0x0000_0004存放的是Reset_Handler的地址，复位后，程序先跳转进入Reset_Handler，在Reset_Handler中对时钟进行初始化，然后跳转进入我们main函数

那么这些本质原因是什么呢？

这些本质上就是著名的中断向量表

中断向量表

以上是 Cortex M3 权威指南 中的说明中断向量表，就是所有的中断函数的入口地址都被记录在一个表中，从地址0x0000_0004处开始，每表项占用4给字节也就是32bit，为32bit的原因很简单，因为Cortex M3的位宽是32bit，地址线也是32bit，要在32bit的范围内寻址。 当中断被响应的时候，内核就会在中断向量表中找到对应的中断，再将对应的中断地址传递给PC程序计数器，使代码跳转进入该中断函数。

既然要响应中断，那就必然会涉及到压栈，在 Cortex M3 权威指南 已经说明

响应异常的第一个行动，就是自动保存现场的必要部分：依次把xPSR, PC, LR, R12以及R3‐R0由硬件自动压入适当的堆栈中

所以当中断响应的时候，会硬件压栈，而复位也是一个中断，所以在跳转到复位函数前要初始化**MSP(主栈指针)**的原因，让主栈指针到对应的内存地址为复位中断提供正确的栈地址和空间。(Cortex M4内核也是差不多的)

总结

本次文章重点讲述了关于Cortex M3与Cortex M4的上电启动过程。

• 1.从地址0x0000_0000开始获取4个字节，赋值给MSP(主栈指针)
• 2.从地址0x0000_0004开始获取4个字节，赋值给PC(程序计数器)
  开始获取4个字节，赋值给MSP(主栈指针)
• 2.从地址0x0000_0004开始获取4个字节，赋值给PC(程序计数器)
• 3.跳转进入复位中断初始化时钟，再跳转进入main函数