BOOT流程及注意事项

swust

前言

Bootloader （引导加载程序）是嵌入式系统上电启动后运行的第一段代码。它常驻在 Flash 的最前面（一般从 0x0 地址开始），通常需要被永久保护、绝对不允许被修改。在汽车电子领域，boot loader扮演者非常重要的角色，其作用主要体现在以下方面：

防止固件被非法篡改，提高ECU的安全性；
很多场景需要OTA升级，而boot loader提供了更新软件的能力；
隔离底层硬件和上层业务。
本文以YTM32B1系列微控制器（基于 ARM Cortex-M0+/M33/M7 内核）为例，介绍汽车嵌入式 Boot 的流程。

Boot loader跳转本质

Boot 跳转 App 的本质不是调用某个函数，而是把 CPU 的启动上下文切换到 App 的向量表，让 App 像刚上电复位后启动一样运行。其中，有两个最关键的东西：MSP 和 Reset_Handler。
所以 Boot 要做的事情可以概括为：

确认 App 镜像存在且合法；
关闭 Boot 自己已经打开的中断和外设影响；
关闭 SysTick；
清除 NVIC 使能与挂起；
把向量表重定位到 App 首地址；
把 MSP 切换为 App 向量表中的初始栈顶；
跳转到 App 的 Reset_Handler；

标准跳转流程

上电运行Boot
芯片复位后，CPU 默认从 0x0000_0000 取向量表，因此通常先进入 BootLoader。
Boot 可以先完成以下事情：

时钟初始化
看门狗处理
升级标志检查
固件校验
通信升级
如果无需升级，只需要运行App，直接执行跳转。

跳转前的收尾工作

关闭全局中断
SDK调用INT_SYS_DisableIRQGlobal()，MCAL可在特权模式下调用SuspendAllInterrupts()来关闭全局中断。
ps：调用"Sys_GoToSupervisor()"进入特权模式。
关闭Systick

SysTick->CTRL = 0U;
SysTick->LOAD = 0U;
SysTick->VAL  = 0U;

关闭所有 NVIC 中断使能

NVIC->ICER[(((uint32_t)IRQn) >> 5UL)] = (uint32_t)(1UL << (((uint32_t)IRQn) & 0x1FUL));
NVIC->ICPR[(((uint32_t)IRQn) >> 5UL)] = (uint32_t)(1UL << (((uint32_t)IRQn) & 0x1FUL));

NVIC属于的寄存器是异步寄存器，有写缓冲延迟，而Cortex-M是流水线架构，需要加上如下两句

__DSB();（数据同步屏障）
__ISB();（指令同步屏障）

在不清楚当前开启了哪些中断或开启的中断较多时，可以使用循环将所有bit都清一遍，对于Cortex-M0+内核：

 NVIC->ICER[0] = 0xFFFFFFFFUL;
 __DSB();
 __ISB();

Cortex-M33内核：

for (uint8_t i = 0; i < 15U; i++) {
    NVIC->ICER[i] = 0xFFFFFFFFUL;
}
__DSB();
__ISB();

清掉所有 NVIC 挂起位

NVIC->ICPR[0] = 0xFFFFFFFFUL;
__DSB();
__ISB();
for (uint8_t i = 0; i < 15U; i++) {
    NVIC->ICPR[i] = 0xFFFFFFFFUL;
}
__DSB();
__ISB();

关闭所有外设

重定位向量表

SCB->VTOR = app_addr;
__DSB();
__ISB();

设置 MSP 并跳转复位入口

__set_MSP(app_msp);
__DSB();
__ISB();
app_entry();

其中，

app_msp = *(volatile uint32_t *)addr，app_entry = (pFunction)app_reset，

关键注意事项

Boot和App空间一定不能重叠，划分地址时需要注意；
跳转前检查栈顶地址是否合法；
下载App需要修改Flash起始地址；
进入 App 后，应该按正常冷启动流程重新初始化。

代码参考

Uds Fbl demo合集
https://cloud.ytm32.cn/s/vBECk?path=%2F03_Fbl demo

常见问题总结

https://forum.ytmicro.com/topic/18/le-bootloader问题汇总?_=1758613536259

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