什么是 Bootloader？怎么把它移植到 STM32 上？

一、Bootloader 是啥？它都干了些啥？

想象一下你的 MCU（比如 STM32）是一个小机器人，上电之后第一件事，它不会立马开始“干正事”（运行你的主程序），而是先去运行一个“开场引导程序”——这就是 Bootloader。

它主要负责下面这些事：

• 启动最基础的硬件：比如时钟、串口、Flash 这些，像是“穿衣洗脸”。
• 判断要不要升级程序：比如你按了个按钮、发了个串口命令，它就不跳到主程序，而是“停在门口”，准备接收新程序。
• 接收并写入新程序：它能从串口、USB、CAN、SD 卡等接收固件，然后擦掉旧程序，把新程序烧进去。
• 最后跳转到主程序：一切准备就绪，它就把控制权交给你写的主程序，让它正式运行。

通俗讲，它就像是**“程序界的门房”**，开门、分发信件（固件）、开灯、安排进屋（跳转），全由它负责。

二、Bootloader 跟主程序的位置是怎么安排的？

在 STM32 中，Flash 是按地址划分的。一般我们这样安排：

Bootloader 区域： 0x08000000 ~ 0x08003FFF
主程序区域（App）： 0x08004000 ~ Flash 结尾

也就是说，Bootloader 占前面 16KB 的空间（你可以设更多），主程序从后面接着跑。它们不会互相干扰。

Bootloader 的典型流程就像这样：

int main(void)
{
    HAL_Init();                    // 初始化硬件
    SystemClock_Config();         // 配置时钟
    MX_USART2_UART_Init();        // 初始化串口

    if (check_upgrade_flag())     // 判断是否需要升级
    {
        enter_upgrade_mode();     // 进入升级模式
    }

    jump_to_application();        // 跳到主程序区运行
}

三、Bootloader 做事情的重点是啥？

1. 固件怎么接收？

它可以从很多“入口”接收程序，比如：

• 串口（UART）
• USB（DFU 模式）
• CAN、I2C、SPI
• SD 卡、外部 Flash

接收过程里会做这些事：

1. 检查程序是不是完整（比如校验 CRC）
2. 擦掉旧程序（把 App 区的 Flash 擦了）
3. 把新程序一点点写进去
4. 写完了，打个勾：“升级完成了！”

2. 怎么跳转到主程序？

最关键的是要设置好跳转地址和栈指针。示例代码如下：

#define APP_ADDR 0x08004000  // 主程序起始地址

typedef void (*pFunction)(void);
pFunction JumpToApplication;
uint32_t JumpAddress;

HAL_DeInit();               // 关闭外设
__disable_irq();            // 禁用中断

JumpAddress = *(__IO uint32_t*)(APP_ADDR + 4);
JumpToApplication = (pFunction)JumpAddress;

__set_MSP(*(__IO uint32_t*)APP_ADDR); // 设置栈
JumpToApplication();                  // 跳转！

要注意：

• 0x08004000 第一个 4 字节是主程序的栈指针（MSP）
• 第二个 4 字节是主程序的启动地址（Reset_Handler）
• 跳转之前要把中断关掉、外设关掉，不然主程序容易“误会”你还没交接完

四、怎么把 Bootloader 移植到 STM32 上？

如果你自己写 Bootloader，要让它配合你的主程序跑起来，大概分这几步：

Step 1：规划 Flash 分布

比如我们规划：

• Bootloader 占 0x08000000 ~ 0x08003FFF（16KB）
• 主程序从 0x08004000 开始

这样你就得去你的 App 工程里修改启动地址，不然你主程序会被烧到 Bootloader 区，冲突了。

Step 2：写 Bootloader 的功能

你得实现：

• 初始化串口
• 收数据 + 校验
• 擦除 Flash
• 写入新固件
• 跳转主程序

Step 3：改主程序的配置

• 启动文件 .s 或 .ld 文件中，把起始地址改成 0x08004000
• 设置中断向量表地址偏移：SCB->VTOR = 0x08004000;

不改这些，你的主程序可能跳转不了，也收不到中断。

Step 4：验证！

Bootloader 烧进去 → 用它烧主程序 → 看能不能正常跳转、运行

记得保留串口 printf 打印，出问题好排查。

五、移植过程中常见的“坑”和解决方案

解决方法：

• 多用串口打印调试信息
• 多测试单步跳转和Flash写入
• 主程序先写一个最小的 Blinky（闪灯）测试跳转是否成功