IAP 实操 + 原理

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这里是 Bootloader 直接跳转到 APP 的基础实现。

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原理

MCU 上电后先运行 Bootloader。需要启动 APP 时，Bootloader 读取 APP 向量表：第一个字是初始主栈指针 MSP，第二个字是复位入口地址。设置 MSP 后调用复位入口，即可进入 APP。了解一下上电的流程（右边）。

实操

环境配置完成后，在 Bootloader 工程中单独建立跳转管理模块。

1. 新建 Boot_Manager.h

新建 Tasks/Boot_Manager/Boot_Manager.h：

#ifndef __BOOT_MANAGER_H
#define __BOOT_MANAGER_H
 
/* Bootloader：0x08000000~0x08007FFF，共 32 KiB。 */
#define BOOTLOADER_START_ADDRESS  0x08000000U
#define BOOTLOADER_END_ADDRESS    0x08008000U
#define BOOTLOADER_SIZE           (BOOTLOADER_END_ADDRESS - BOOTLOADER_START_ADDRESS)
 
/* APP_RUN：0x08008000~0x0801FFFF，共 96 KiB。 */
#define APP_RUN_START_ADDRESS     BOOTLOADER_END_ADDRESS
#define APP_RUN_END_ADDRESS       0x08020000U
#define APP_RUN_SIZE              (APP_RUN_END_ADDRESS - APP_RUN_START_ADDRESS)
 
void DisablePeripherals(void);
void JumpToApp(void);
 
#endif

APP_RUN_START_ADDRESS 是 APP 的链接地址、向量表地址、Flash 擦写地址和 Bootloader 跳转地址，必须保持一致。

2. 新建 Boot_Manager.c

新建 Tasks/Boot_Manager/Boot_Manager.c：

#include "Boot_Manager.h"
#include "main.h"
#include "tim.h"
 
typedef void (*pFunction)(void);
 
void DisablePeripherals(void)
{
    /* 关闭 TIM3 及其中断源。 */
    TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);
    TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, DISABLE);
    TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);
 
    NVIC_DisableIRQ(TIM3_IRQn);
    NVIC_ClearPendingIRQ(TIM3_IRQn);
 
    /* 关闭 SysTick。 */
    SysTick->CTRL = 0U;
    SysTick->LOAD = 0U;
    SysTick->VAL  = 0U;
 
    TIM_DeInit(TIM3);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, DISABLE);
 
    /* 恢复默认 HSI 时钟，供 APP 重新配置 PLL。 */
    RCC_DeInit();
}
 
void JumpToApp(void)
{
    uint32_t jump_address;
    pFunction jump_to_application;
 
    /* 向量表第一个字是初始 MSP，STM32F411 SRAM 范围为
       0x20000000~0x2001FFFF。 */
    if (((*(__IO uint32_t *)APP_RUN_START_ADDRESS) & 0x2FFE0000U) == 0x20000000U)
    {
        /* 向量表第二个字是 APP 的复位入口地址。 */
        jump_address = *(__IO uint32_t *)(APP_RUN_START_ADDRESS + sizeof(uint32_t));
        jump_to_application = (pFunction)jump_address;
 
        __set_MSP(*(__IO uint32_t *)APP_RUN_START_ADDRESS);
        jump_to_application();
    }
}

如果 Bootloader 还使用了其他定时器、串口或 DMA，也要在 DisablePeripherals() 中关闭对应外设和中断。

3. 加入 Keil 工程

1. 将 Boot_Manager.c 加入 Keil 的 Boot Manager 分组。
2. 在魔法棒的 C/C++ → Include Paths 中加入 Tasks/Boot_Manager。
3. 在 Bootloader 的 main.c 中包含 Boot_Manager.h，不再在 main.c 中定义 APP 地址和跳转函数。

#include "Boot_Manager.h"
 
int main(void)
{
    /* Bootloader 原有初始化代码。 */
 
    DisablePeripherals();
    JumpToApp();
 
    while (1)
    {
        /* APP 无效时停留在 Bootloader。 */
    }
}

4. APP 程序配置

Keil 地址配置：

工程	IROM1 Start	IROM1 Size	地址范围
Bootloader	0x08000000	0x8000	0x08000000~0x08007FFF
APP	0x08008000	0x18000	0x08008000~0x0801FFFF

APP 包含 Boot_Manager.h，并在初始化外设前设置向量表：

#include "Boot_Manager.h"
 
int main(void)
{
    SCB->VTOR = APP_RUN_START_ADDRESS;
    __enable_irq();
 
    /* APP 原有初始化代码。 */

到这里就可以通过用户 Bootloader 跳转到用户 APP。