嵌入式bootloader跳转程序实现原理

作者 | strongerHuang

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嵌入式开发，很多时候都需要bootlodaer程序，今天围绕bootlodaer讲述一下实现原理，以及相关的内容。

• 关键字帮助
• 堆栈指针SP
• 控制寄存器CONTROL

写在前面

前面给大家分享了《STM32实现IAP的方法》，主要讲述了IAP编程实现的过程。

其中bootloader跳转的细节没有具体描述，也很少有人研究其中细节的问题。

大家先看一下上图中四行跳转代码，接下来将围绕这四行代码拓展相关的内容。

如何实现程序跳转？

#defineApplicationAddress 0x8003000
typedefvoid(*pFunction)(void);pFunction Jump_To_Application;
uint32_tJumpAddress;

ApplicationAddress为0x8003000，代表应用程序起始地址为0x8003000。

1.JumpAddress = *(__IO uint32_t*) (ApplicationAddress + 4); 

JumpAddress代表跳转地址，基于应用程序起始地址偏移4（这个偏移4下面章节讲述）。这个地址就是应用程序的复位地址，你可以理解为程序跳转到了应用程序复位的地址。

2.Jump_To_Application = (pFunction) JumpAddress;

将跳转地址JumpAddress强制转换pFunction类型，你可以理解为编译器将其编译成一个函数。

3.__set_MSP(*(__IO uint32_t*) ApplicationAddress);

这里是将把应用程序起始地址设为栈顶指针（__set_MSP下面章节讲述）。

4.Jump_To_Application();

设置PC指针为复位地址，你可以理解为跳转到应用程序的函数。

这里是讲述的大概内容，细节内容请往下看，看完下面细节再回来看本节内容。

复位向量表

上面讲述了ApplicationAddress + 4“偏移4”这个问题，其实这个“偏移4”就是向量表的偏移地址：复位向量（PC 初始值）。

理解__set_MSP语句

1.拓展：MDK-ARM新功能

点看下图，放大，自己看截图代码（标记处）：

用MDK-ARM V5.25及以上版本打开工程，可以看到在__set_MSP下面有一行下划线，什么意思呢？具有上下文帮助(F1)的关键字将用浅灰色下划线突出显示。

2.理解__set_MSP语句

上面讲述的内容是想引申出来：鼠标放在__set_MSP的位置，按F1，就可以直接进入帮助文档。

下面是详细内容截图：

大概意思是：调用MSR指令设置主状态指针(MSP)的值。

物理上存在两个不同的堆栈指针(SP):

1.主堆栈指针(MSP)，复位后的默认堆栈指针。在运行异常处理程序时也使用它。

2.进程堆栈指针(PSP)，只能在线程模式下使用。

当引用R13堆栈指针（SP）时，由控制寄存器（CONTROL）的Bit[1]决定：

Bit[1]=0，用MSP；

Bit[1]=1，用PSP;

这里具体内容需要参看Cortex-M技术参考手册。