七天征服Bootloader开发- 第0课：概述

前言

在2个月前，Bootloader开发对我来说，犹如天花板一样的存在，高高在上，就像睥睨众生的撒旦在天上呼吸着稀薄的空气，可望而不可即，令基础软件开发的人们望而却步！但这2个月走来，从新的工具链使用开始，到APP程序下载成功后一连串的绿色对号，我惊讶的发现，Bootloader开发被神话了，其实难度没有那么大！有过一次经历之后，7天开发一个Bootloader问题不大。

BOOT不神秘

先别害怕，我们对比一下BOOT和APP的异同，压压惊：

看上表，Bootloader并没有什么什么神秘的，

地址跳转这一块就三行代码的工作量，通过一个函数指针跳转到一个固定的偏移地址，如0x20000。

相比APP开发，唯一的难点就是Self-Program(即对自身ROM的擦写)，如果你的程序可以对Code/Program Flash擦/写，那就可以改造成Bootloader了！就这么简单。

大量代码可参考

我们在设计顶层架构的时候本着将可移植性最大化的原则，来设计Bootloader，这样就能在日后开发新的Bootloader时照搬很多很多 — 这就是7天征服Bootloader的基础。博主身边还真有大神(至少2位)在7天之内搞定Bootloader开发。

是不是很担心UDS这一块？认为这是个大头？–现身说法的讲，事实正于此相反，网上关于BOOT的UDS协议栈很多，随便下载一个做一下裁剪和适配即可，并不需要完全从零做起。我们只造车不造轮子！

UDS这一块是纯软件的一个标准，完全脱离硬件，TC397上面的UDS和TC275上面的UDS是完全一样的。而完全一样的UDS对底层的命令也是完全一样的，所以HAL部分的接口也不因硬件改变而改变。在HAL之下，部分MCAL标准接口实现的功能也不用变。

下图中未蒙版的模块即为可重用的部分。 可见，做好软硬件的解耦后，开发一款新的Bootloader只需要配置/手写底层的MCAL，外加一个简短的时间片OS即可。

软件架构不复杂

简单说一下我做的Bootloader：

1. Timer模块，主要为OS(时间片)提供定时，同时该Timer还可以用来实现UDS协议中的时间参数：N_xx，BS， STmin，S3Server…

2. OS在Timer的基础上定时的调用任务，为各个函数的执行提供了触发条件。

3. MCAL模块，为实现Bootloader所需功能做的底层驱动。

4. HAL模块，作为UDS和底层驱动之间的桥梁。它对于日后的移植至关重要，UDS需要的硬件操作全都面向HAL而不面向MCAL，一是软件结构清晰，二是实现软件上的UDS协议与硬件的解耦，为可移植性提供实现基础。日后开发新的Bootloader的时候保持HAL里面的接口不变，只将接口内函数做修改(甚至有些使用MCAL标准接口做的函数也不用动，因为MCAL也是标准的啊).

5. MINI-UDS协议栈，该模块从CAN的RX回调函数中获取总线数据，并将RAW数据解析成UDS命令，MINI-UDS模块因为不面向硬件，所以这一块如果设计的好了，可以实现100%的移植！

工作目标很明确

总结起来，开发Bootloader工作就这么几步：

1. 启动代码，在main()函数之前初始化中断向量表，RAM，通用寄存器等– 保证程序能进入main。

2. 链接文件Ld/Lsl文件，因为Bootloader对程序跳转地址和所在ROM区域都有严格要求，所以必须通过链接文件将Bootloader所用的资源划分好，保证Boot不被APP程序覆盖，并且在Code Flash进行数据擦写的时候一部分代码要运行在RAM中，就需要通过链接文件指定其地址。

3. OS编写。手写代码/MCAL配置GPT/STM实现一个短小精悍的OS– 保证任务都能如期执行。

4. MCAL配置，最先要使用的是CAN模块，保证能从总线收/发数据。CAN的RX回调函数中，触发数据读取，然后传给UDS协议栈解析。Port/Dio是为控制MCU复位用的，CanTrcv的驱动也有可能会用到。看门狗这个就不用说了。CRC则是用来在下载过程和下载完成之后进行数据校验的。升级过程中数据是总线->RAM->ROM,而Code/Program Flash用来将代码保存到ROM中，Data Flash则是用来将数据(2E服务要写入的数据或APP完整性标志)保存到MCU里的。可以说，Bootloader开发中最大的幺蛾子往往就出在Flash这一块。SPI则是为一些复杂的CAN Trcv驱动准备的。

5. HAL开发。所有对底层的操作都在此做了封装。保证MINI-UDS能正确操作硬件。

6. MINI-UDS协议栈开发。将CAN总线上的命令/数据解析出来。向上经CAN总线发送UDS响应，向下传递数据到Flash/传递指令到MCAL其他模块。

学习计划

未来个把月，我会逐步把每一个环节的开发过程以及踩过的坑写出来。并将我在网上下载的英飞凌TC2xx的UDS协议栈作为base来深入剖析，从UDS入门，结合Bootloader设计需求，深刻掌握Bootloader设计思路，从而流水线式Bootloader开发。为日后的职业生涯积累筹(jia)码(xin)。

入门篇

精通篇