代码收藏家技术教程 2025-05-22

STM32 BootLoader代码跳转机制详解

文章目录

概要

寄存器

程序

代码解释说明

小结

概要

在Bootoader中，我们将0X08000000作为B区起始地址，将0X0800A000作为A区起始地址，B区负责监测是否需要更新A区程序，若不更新程序，则跳转至A区代码进行运行。
在STM32中，由于我们无法直接对PC指针进行赋值跳转，所以这里我们使用函数指针来完成对PC指针的赋值。

寄存器

在Corte-M3中，共有R0-R15个寄存器组，其中R13是堆栈指针SP,R14是链接寄存器，R15是PC。

R0-R12是通用寄存器，用于数据操作。

R13是两个堆栈指针，
主指针MSP：复位后缺省使用的堆栈指针，用于异常操作，包括中断

进程堆栈指针PSP；由用户应用到的程序代码使用。

注：在跳转A区之后，我们需要让A区认为自己是复位后重启直接运行的，
在下面启动文件的向量表中，我们可以可以看到，当系统启动时，第一块访问的地址为__initial_sp,那么在跳转至A区之后，我们首先要做的就是让SP默认值为0x0800A000.在这里SP的大小我们是不知道的，因为这是程序所定义的，但是这个初始值是必须要为A区起始地址处的值，即 *A区起始地址。

为什么？

因为我们知道，如果不进行分区，即当程序上电就执行，那么SP默认为0x08000000处的值，因为STM32给我们下载程序的flash的起始地址就是0x080000000。所以我们的A区程序他的sp就需要指向A区的起始地址的值

R14：链接寄存器，当呼叫一个子程序是，由R14存储返回地址。中断，函数跳转结束都由该寄存器进行跳转回来。

R15 PC指针寄存器：指向当前的程序地址，如果修改它，那么我们就能改变程序的执行流。

注：程序跳转至A区执行靠的就是将PC指针指向A区代码来实现

在上述向量表中，可以看到Reset_Handler,即为复位向量，它位于向量表的第二位，那么他的初始值就为 A区起始地址+4。（因为寄存器都是32位，4*8=32，所以+4）。

但是，我们说过，我们需要让A区认为自己是复位之后立即执行的，那么我们就需要让PC指针来指向 Reset_Handler的地址，即A区起始地址+4

程序

typedef void (*load_a)(void);  //指向函数的指针
load_a load_A;


__asm void MSR_SP( uint32_t addr )
{
	MSR MSP,R0
	BX  R14
}
//MSR MSP,R0  将addr赋予MSSP
// BX  R14 子函数之间跳转保存返回值
//设置PC
void LOAD_A(uint32_t addr) 
{
	if( (*(uint32_t *)addr >= 0x20000000)  && ( *(uint32_t *)addr <= 0x20004fff )  )
	{
		MSR_SP( *(uint32_t *)addr );  //SP初始化
		load_A =  ( load_a )*(uint32_t *)(addr+4);  //将复位地址，即0X08005000+4给到PC
		
		load_A();
		
	}
}

代码详解

typedef void (*load_a)(void); // 定义一个函数指针类型，指向无参、无返回值的函数

在这里，定义一个函数指针，令返回值为void；

load_a load_A; // 声明一个函数指针变量 load_A

在后续，load_A将会赋值为具体函数地址，在本文中，即将PC指针指向A区进行运行。

__asm void MSR_SP( uint32_t addr )
{
MSR MSP,R0
BX R14
}

该代码主要功能：设置MSP为A区起始地址，即在前文所述，将SP进行设置。然后返回继续执行C代码。

在汇编中，某个函数，如果他传入了参数，那么参数的存储会按照R0 R1 …的顺序存储，因此这里是将R0的值赋予MSP。

BX R14实际上是返回到调用该汇编函数的位置。

if( (*(uint32_t *)addr >= 0x20000000) && ( *(uint32_t *)addr <= 0x20004fff ) )
   {
       MSR_SP( *(uint32_t *)addr ); //SP初始化
       load_A = ( load_a )*(uint32_t *)(addr+4); //将复位地址，即0X08005000+4给到PC

       load_A();
   }

if行的作用，判断addr地址处存的值是否在RAM地址范围，即0x2000000-0x20004fff处，

*(uint32_t *)addr：首先(uint32_t *)addr将addr类型定义为32位地址，之后再利用*进行数据读取，

MSR_SP( *(uint32_t *)addr ); addr 地址处存的值（应用程序的堆栈初值）传给 MSR_SP

注：如果不先设置好SP，直接跳转到应用程序，程序会跑飞。

load_A = ( load_a )*(uint32_t *)(addr+4); //将复位地址，即0X08005000+4给到PC

取 addr+4 地址的内容（向量表第二项），这是复位中断处理程序的入口地址（也就是应用程序真正执行的起点）。然后强制类型转换为 load_a 类型（也就是一个无参无返回值的函数指针）。最后把它赋值给 load_A。
此时，load_A处存上了应用程序真正执行的起点。

但是，我们的PC指针还是指在这个函数中，并没有指向应用程序真正执行的起点。

load_A();

调用函数 load_A(),注意，前面的load_A 本身是一个函数指针，指向一个函数，它本身只是一个指针而已，这个指针指到了程序起点而已。此时可以认为我PC看到load_A拿到了起点地址，但我的PC不知道我要去起始地址。

而load_A()，加上括号之后，他是一个无返回，无参数的函数，当PC指向这个函数之后，PC进入了这个函数，而这个函数一进去他就是A区程序。意味着PC开始指向了A区程序的起点，也就是Reset_Handler复位向量，

load_A(); 是通过函数指针调用对应的函数，相当于真正执行跳转到那个地址开始跑代码