一、背景
公司在開發一款智能眼鏡，使用STM32L0系列芯片作為主控芯片，藍牙連接，總體來說不是很復雜。在發給客戶測試的時候發現了一些問題，需要重新更新程序。這在開發人員看來只要兩三下的事情，在客戶手里可能就是一個巨麻煩的事情。所以決定給設備添加在線升級功能，通過藍牙將新的固件更新到主控芯片里，而bootloader就是OTA中不可或缺的一部分。
二、實現思路
bootloader其實就是一段啟動程序，它在芯片啟動的時候首先被執行，它可以用來做一些硬件的初始化，當初始化完成之后跳轉到對應的應用程序中去。
我們可以將內存分為兩個區，一個是啟動程序區(0x0800 0000 - 0x0800 2000 )大小為8K Bytes，剩下的為應用程序區（0x0800 2000 - 0x0801 0000）。
芯片上電時先運行啟動程序，然后跳轉到應用程序區執行應用程序。
三、程序跳轉
bootloader一個主要的功能就是首先程序的跳轉。在STM32中只要將要跳轉的地址直接寫入PC寄存器，就可以跳轉到對應的地址中去。
怎么實現呢？
當我們實現一個函數的時候，這個函數最終會占用一段內存，而它的函數名代表的就是這段內存的起始地址。當我們調用這個函數的時候，單片機會將這段
內存的首地址（函數名對應的地址）加載到PC寄存器中，從而跳轉到這段代碼來執行。那么我們也可以利用這個原理，定義一個函數指針，將這個指針指向我們
想要跳轉的地址，然后調用這個函數，就可以實現程序的跳轉了。
代碼如下：
#define APP_ADDR 0x08002000 //應用程序首地址定義 typedef void (*APP_FUNC)(); //函數指針類型定義 APP_FUNC jump2app; //定義一個函數指針 jump2app = ( APP_FUNC )(APP_ADDR + 4); //給函數指針賦值 jump2app(); //調用函數指針，實現程序跳轉
上面的代碼實現了我們要的跳轉功能，但是為什么要跳轉到（APP_ADDR + 4） 這個地址，而不是APP_ADDR 呢？
首先我們要了解主控芯片的啟動過程。以STM32為例，在芯片上電的時候，首先會從內存地址位0x0800 0000(由啟動模式決定)的地方加載棧頂地址（4字節），從0x0800 0004的地方加載程序復位地址（4字節），然后跳轉到對應的復位地址去執行。
所以上面的程序會中，jump2app這個函數指針的地址為（APP_ADDR + 4），調用這個函數指針的時候，芯片內核會自動跳轉到這個指針指向的內存地址，也即是應用程序的復位地址。
四、加載棧地址
實際運行會發現，上面的程序可能會出現問題。因為我們還缺少了一個棧地址的加載過程，也就是芯片上電的第一個動作。這里要用到一點匯編的知識：
__asm void MSR_MSP(uint32_t addr) { MSR MSP, r0 BX r14; }
__asm void MSR_MSP(uint32_t addr) 是MDK嵌入式匯編形式。
MSR MSP, r0 意思是將r0寄存器中的值加載到MSP（主棧寄存器，復位時默認使用）寄存器中，r0中保存的是參數值，即addr的值
BX r14 跳轉到連接寄存器保存的地址中，即退出函數，跳轉到函數調用地址
完整的程序如下：
#define APP_ADDR 0x08002000 //應用程序首地址定義
typedef void (*APP_FUNC)(); //函數指針類型定義
/** * @brief * @param * @retval */ __asm void MSR_MSP(uint32_t addr) { MSR MSP, r0 BX r14; } /** * @brief * @param * @retval */ void run_app(uint32_t app_addr) { uint32_t reset_addr = 0; APP_FUNC jump2app; /* 跳轉之前關閉相應的中斷 */ NVIC_DisableIRQ(SysTick_IRQn); NVIC_DisableIRQ(LPUART_IRQ); /* 棧頂地址是否合法(這里sram大小為8k) */ if(((*(uint32_t *)app_addr)&0x2FFFE000) == 0x20000000) { /* 設置棧指針 */ MSR_MSP(app_addr); /* 獲取復位地址 */ reset_addr = *(uint32_t *)(app_addr+4); jump2app = ( APP_FUNC )reset_addr; jump2app(); } else { printf("APP Not Found!\n"); } }
五、編譯設置
我們需要在設置界面將默認（0x8000000）改為我們的應用程序地址（0x8002000）
六、中斷向量表重映射
完成了上面的工作，實際測試發現程序還是無法正確運行。原因是我們沒有進行中斷向量表的重映射。向量表映射？什么時候有做過這個工作，我們來看一下：
.s文件里有如下代碼：
; Reset handler routine Reset_Handler PROC EXPORT Reset_Handler [WEAK] IMPORT __main IMPORT SystemInit LDR R0, =SystemInit BLX R0 LDR R0, =__main BX R0 ENDP
這段代碼表示，程序在執行main函數之前，會先執行SystemInit這個函數。下面看看這個函數到底做了什么東西：
/** * @brief Setup the microcontroller system. * @param None * @retval None */ void SystemInit (void) { /*!< Set MSION bit */ RCC->CR |= (uint32_t)0x00000100U; /*!< Reset SW[1:0], HPRE[3:0], PPRE1[2:0], PPRE2[2:0], MCOSEL[2:0] and MCOPRE[2:0] bits */ RCC->CFGR &= (uint32_t) 0x88FF400CU; /*!< Reset HSION, HSIDIVEN, HSEON, CSSON and PLLON bits */ RCC->CR &= (uint32_t)0xFEF6FFF6U; /*!< Reset HSI48ON bit */ RCC->CRRCR &= (uint32_t)0xFFFFFFFEU; /*!< Reset HSEBYP bit */ RCC->CR &= (uint32_t)0xFFFBFFFFU; /*!< Reset PLLSRC, PLLMUL[3:0] and PLLDIV[1:0] bits */ RCC->CFGR &= (uint32_t)0xFF02FFFFU; /*!< Disable all interrupts */ RCC->CIER = 0x00000000U; /* Configure the Vector Table location add offset address ------------------*/ #ifdef VECT_TAB_SRAM SCB->VTOR = SRAM_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal SRAM */ #else SCB->VTOR = FLASH_BASE | VECT_TAB_OFFSET; /* Vector Table Relocation in Internal FLASH */ #endif }
從上面的代碼可以看到，這個函數主要是做了時鍾的初始化和中斷初始化，還有就是中斷向量表的映射，就是最后那一段代碼
再看看FLASH_BASE 和 VECT_TAB_OFFSET的定義：
哈哈，這里默認映射的地址就是FLASH的初始地址，所以只要將其改成我們程序的起始地址就行了: SCB->VTOR = 0x08002000
編譯，運行，下載，完美運行！
七、總結
程序跳轉完成，對於bootloader來說也就完成了一大半。剩下的就是根據自己的需求去完善相應功能了，比如我的在線升級功能，就要在bootloader里做固件接收和校驗的功能。這里有一點需要特別注意的是，跳轉程序之前最好把你用到的中斷都關了，不然跳轉之后的程序沒有對應的中斷處理函數，那就又可能使得程序進入死循環中。